从国际会议看生物炭研究及产业发展动态——第一届生物炭研究与应用国际研讨会述评

我国农业发展已处于历史转折和变革期,绿色低碳发展成为新时期农业发展方向。在此背景下,加强耕地保护和质量提升,推进农业废弃物资源化利用,加快化肥农药减施增效、农业面源和重金属污染综合防治与修复等成为农业发展的重大议题。生物炭是生物质材料在厌氧高温条件下热裂解产生的高度芳香化的富碳物质,其独特物理和化学性质使其在土壤、环境和生态等领域具有广泛应用价值,成为土壤和农业可持续管理的重要途径。通过对第一届生物炭研究与应用国际研讨会进行总结与评述,对会议涉及到的生物炭制备及材料、生物炭与农业、生物炭与生态环境、生物炭与碳氮循环、生物炭与黑土地保护等领域的最新进展做了简要概括,对今后生物炭领域的研究热点进行了展望,以期为生物炭研究及产业发展提供参考。     

农用生物炭研究进展与前景

生物炭以其良好的解剖结构和理化性质,广泛的材料来源和广阔的产业化发展前景,成为当今农业、能源与环境等领域的研究热点。本文综合分析、评述了生物炭在土壤、作物、农田生态系统等领域应用的主要研究进展及其未来保障中国粮食安全的重要意义,从低碳、循环、可持续视角,客观、辩证地探讨了生物炭在农业上的应用价值及其产业化发展前景。生物炭在修复土壤障碍,提升耕地生产性能和作物生产能力,促进农业可持续发展和保障国家粮食安全等方面具有重要现实意义和应用价值,本文结合中国国情,提出了进一步深入研究与开发生物炭产业的方向与建议,旨在为中国生物炭产业的健康发展提供参考。     

农业废弃物制备生物炭方法及应用现状

农业废弃物是指在农产品生产、再生产过程中,由于资源的投入和产出的差异,导致资源利用中物质和能源的流失。农业废弃物产量日益增多,但没有得到合理利用,对环境造成污染。利用农业废弃物制备生物炭是一种有效的资源化利用方式,已成为国内外研究热点。本文主要归纳总结了农业废弃物制备生物炭的4种方法及其优缺点,并对生物炭在土壤改良、环境修复和气候变化的应用进行了分析,以期为生物炭在农业领域的应用开发提供依据。     

利用生物炭改良土壤研究进展

生物炭成为近年来农林、环境及能源等诸多研究领域关注的焦点,为废弃生物质利用、生物能源生产、土壤改良培肥、肥料创新、温室气体的减排等提出了综合解决方案。通过对近年文献资料的搜集与整理,对生物炭技术发展历程、生物炭特性、土壤改良及作物增产理论等方面进行论述,旨在为生物炭在农业领域中更广泛的应用提供思路,并对我国开展生物炭的应用研究提供依据。     

东北地区秸秆生物炭利用潜力、产业模式及发展战略研究

东北地区耕地广袤、秸秆资源量巨大,作为战略性新兴产业,生物炭技术及其产业化有助于系统综合解决东北地区存在的秸秆焚烧、利用及土壤退化等突出问题,是当今研究领域热点。本文在系统分析近20年东北秸秆资源动态变化、可利用资源量及发展趋势基础上,探讨了东北地区秸秆生物炭利用的资源基础、技术途径及发展潜力,从产业化视角综合分析评述了东北秸秆生物炭产业发展的基础、条件与优势、市场及开发潜力等,认为东北地区秸秆生物炭利用的资源丰富,产业化条件成熟,发展潜力与空间巨大,对促进东北秸秆资源化高效利用、耕地质量提升及农业可持续发展具有重要意义和价值,并结合农业、经济和社会发展实际,构建了基于全产业链的东北秸秆生物炭产业模式,提出了东北生物炭产业发展建议,旨在为解决东北地区秸秆处理和农业生产现实问题,促进生物炭产业健康、稳定发展提供参考。     

生物炭及其在稻田尾水净化中的应用研究进展

保障水稻稳定增产事关国家粮食安全。水中的农药、化肥、重金属等物质随稻田尾水流出，排入周边水域，易造成水体面源污染。生物炭具有原材料丰富、孔隙结构发达、比表面积大、离子交换能力强、成本效益高等优势，已被广泛应用于环境修复领域。生物炭经适当改性能增加吸附活性位，提高吸附性能。在促沉净化材料中添加生物炭或生物炭基材料，可增强稻田面源污染促沉净化装置效能，提高稻田尾水利用率，助推农业绿色发展。本文介绍了稻田尾水的特点、常见处理技术及治理意义，阐述了生物炭及生物炭基材料在稻田尾水净化中的应用，展望了稻田尾水防治工作待深入开展的方向，并提出了生物炭材料在参与废水处理上存在的问题，以期为促进生态循环农业发展提供参考。     

生物炭的研究现状与对策分析

生物炭也称生物质炭,是生物质原材料如植物组织、果园枝条、农作物废弃物、动物骨骼等在厌氧或缺氧的条件下,高温裂解炭化而成的一种富碳产物。生物炭技术作为新兴的综合技术,已成为全球农业、生态和碳减排等领域研究的前沿热点。介绍了生物炭的基本特性,并对其在农业生产和生态环境方面的应用研究进行了综述,最后分析了生物炭研究中存在的问题并提出了相应的对策,希望为生物炭技术的应用和推广提供一定的参考。     

基于CNKI的我国生物炭研究趋势文献计量学分析

为客观全面地分析我国生物炭领域的发展脉络及研究动态,利用CNKI中国期刊全文数据库的出版年份、论文数量、研究机构、资助资金等指标,结合Citespace关键词可视化分析方法,系统阐述我国生物炭研究领域的概况,综合分析我国生物炭研究的主要热点及趋势。结果表明：我国生物炭领域的研究处在快速发展阶段,总发文量呈指数增长;发文量最多的研究机构是南京农业大学,被引频次最多的是西北农林科技大学;我国生物炭领域的研究主要受国家层面的基金引导;南京农业大学的潘根兴发表生物炭文章最多,被引频次最多的作者是西北农林科技大学的耿增超;发文量和总被引频次最多的期刊均是《农业环境科学学报》,篇均被引用次数最多的期刊是《应用生态学报》;我国生物炭研究的热点主要集中在肥料、土壤有机碳、土壤养分、吸附、解吸、改良剂等方向。总体而言,我国生物炭研究热点从农业领域向环境领域转变,土壤环境污染修复、土壤质量改善和土壤可持续发展、碳库储量提升是我国未来生物炭研究的主要趋势。     

生物质炭化技术及其在农林废弃物资源化利用中的应用

随着科学技术不断进步和农村经济快速发展,包括农作物秸秆在内的各种农林废弃物总量和种类显著增加,农林废弃物的高效处理及资源化利用已成为制约农业可持续发展的一个难题。生物质炭化技术是近年来新兴的农林废弃物资源化利用新技术。该技术主要通过将农林废弃物生物质炭化并以稳定的碳形式固定形成新型的生物炭产品。生物炭不仅在固碳减排、改良土壤与肥料增效方面具有良好作用,而且在土壤修复与水污染处理等一系列环境资源领域中也具有广阔的应用前景。本文阐述了我国农林废弃物资源化利用的现状以及生物质炭化及生物炭物理化学性质特征,重点探讨生物炭产品在农业及环境资源领域的应用现状与发展前景,并对生物炭技术领域及其在未来农业及环境中的应用进行展望,旨在为农林固体废弃物高效资源化提供新的思路,为农林废弃物的高效循环处理利用提供新的模式。     

生物炭与农业环境研究回顾与展望

生物炭是生物有机材料(生物质)在特定的缺氧或者绝氧的环境之下,经过高温热裂解之后生成的固态产物。生物炭的用途十分广泛,其既可以作为高品质的能源和土壤改良剂,同时在农业环境中也可以作为还原剂、二氧化碳的封存剂等。生物炭在农业环境当中的应用已经有相当长的一段历史,本文就生物炭在农业环境研究中的应用进行了回顾,同时结合到农业环境发展前景,展望生物炭在其中的应用。     

生物炭在土壤中的运动迁移及其对 土壤污染物影响研究进展

近年来,生物炭作为一类新型环境功能材料,具有比表面积大、孔隙率高、表面活性基团多等特性,在治理农业面源污染、改善气候条件、土壤性能改良等方面备受关注,成为环境科学等学科研究的前沿热点。介绍了生物炭结构和基本特性,对国内外生物炭及其所吸附的污染物在土壤多孔介质中的运动迁移及滞留机理研究进行综述,并分析了影响生物炭运动迁移的影响因素。最后对生物炭在土壤系统运动迁移研究进行总结和展望,为生物炭的应用和推广提供一定思路。     

利用废弃物制备生物炭资源化研究与应用进展

生物炭制备的原材料来源广泛,大部分废弃物可以通过炭化手段得到生物炭。生物炭是一种吸附 材料,其结构多孔,官能团种类多样,在污染修复、改良土壤等方面有应用前景。综述各种可以制备生物炭的材料、 归纳常用的生物炭制备方法和生物炭的表征特性,总结生物炭在修复污染环境、改良土壤环境和作为新型化肥 方面的研究应用,以找出当前废弃物制备生物炭的资源化应用重点和方向,并对生物炭在产量化制备、规模化 应用方面进行展望。     

生物炭对土壤磷素循环影响机制研究进展

土壤全磷含量较高而有效磷含量不足,是限制全球农业可持续发展的重要因素。生物炭作为一种新型的土壤改良剂,成为近年来研究的热点,是由于生物炭具备特殊的性质,施入土壤后会对土壤中磷的化学行为产生重要影响。鉴于此,结合国内外已有的研究成果和最新的进展,从不同条件下制备生物炭的磷素特征及其对土壤磷素吸附解吸、土壤酸碱度、磷素形态转化、土壤磷酸酶及微生物等的影响机制几个方面综述了国内外对生物炭影响土壤磷素有效性的研究现状,提出了目前在生物炭对土壤磷素影响的研究中存在的一些问题以及今后研究的热点,以期为增加土壤磷素的有效性、提高农作物的生产力、减少土壤中磷素流失对环境的污染,以及为生物炭在土壤环境中的管理应用提供理论资料,对解决世界农业生产中所引起的资源、环境和经济问题具有一定意义。     

基于文献计量学的生物炭基肥领域发展态势分析

【目的】明确当前生物炭基肥研究领域的研究热点和发展态势,促进农业可持续发展。【方法】基于中国知网数据库,采用文献计量学方法,根据发文量、资助项目、研究层次、学科领域、发文机构、研究人员、来源期刊和主题词等指标,对国内发表于2006—2018年关于生物炭基肥的文献进行数量和质量分析,探讨生物炭基肥的发展情况。【结果】与生物炭基肥研究相关的论文共有576篇,近8年来该领域发文量迅速增加,占统计年限(13年)总发文量的98.7%。沈阳农业大学、南京农业大学和西北农林科技大学是发文量最多的机构,韩晓日、金政辉和耿增超是发文量最多的作者,发表的文章主要是基础与应用基础研究,论文主要分布在农作物、农业资源与环境、化学工程和蔬菜等学科领域,研究主题主要是肥料产品及作物产量与品质效应。【结论】生物炭基肥研究呈稳步增长态势,新型产品研发及作物生产调控机制是未来主要研究内容,确定兼顾农学及环境效益的生物炭基肥产品及配套技术是未来研究的重点。     

生物质炭在我国蔬菜地应用的研究现状与展望

生物质炭是生物质在限氧环境中经过热化学转化产生的固体物质,它在土壤改良、污染土壤修复和碳封存等方面具有广阔的应用前景。针对我国蔬菜地面临土壤酸化、土壤次生盐渍化、面源污染和土壤重金属污染等问题,通过查阅和汇总生物质炭在我国蔬菜地的应用文献,总结和分析了生物质炭在我国蔬菜地的应用现状,深入挖掘其在影响蔬菜地土壤理化性质、温室气体排放、面源污染和重金属迁移等方面的效应及其影响机制。研究表明,生物质炭可提高土壤阳离子交换量、增加土壤中含氧官能团的数量、减小土壤容重等、从而减缓养分的流失,改善土壤理化性质,促进蔬菜增产;生物质炭可减弱重金属在土壤中的生物有效性和可迁移性,钝化其在土壤中的迁移。然而,不同制备工艺的生物质炭性质差异较大;生物质炭在不同区域不同蔬菜地土壤应用时出现结果不一致;缺乏生物质炭的负面效应报道等问题。因此,今后的研究方向应在蔬菜地进行区域间生物质炭的横向对比研究;将短期与长期蔬菜地定位试验相结合进行纵向比较研究;降低生物质炭的成本、识别其潜在风险,为推广生物质炭在我国蔬菜生产领域的应用、建立可持续农业发展模式具有重要意义。     

生物炭及其复合材料的制备与应用研究进展

生物炭含碳量高,具有较大的孔隙度和比表面积,是天然的吸附材料,其吸附性能高、成本低廉,具有改良土壤、增加碳汇、修复环境污染等功能,被广泛应用于农业、生态修复和环境保护领域。近年来,越来越多的学者开始研究生物炭复合材料的制备,将生物炭与其他材料组合,利用物理、化学方法合成具有新性能、新结构的材料,提高吸附材料的性能。通过综述生物炭及其复合材料的制备、表征方法以及其在污染治理方面的应用,阐述了生物炭及其复合材料对水体和土壤中污染物的修复机制,在此基础上提出了将来研究高效生物炭吸附材料的重点和方向,以期为生物炭的大规模应用提供参考。     

生物炭在农业上的研究进展

近年来,随着亚马逊黑土增产作用的出现,对于生物炭的研究不断深入,发现其良好的理化性质可作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂,开始成为农业领域的研究热点。生物炭农用是碳减排的过程,将废弃生物质生产成生物炭,不仅解决了废弃生物质问题,而且给农业生产带来显著效果。通过国内外有关研究成果的综合分析,重点阐述了生物炭对土壤性质和作物生长的影响。     

生物质炭钝化农田土壤镉的若干研究进展

利用生物质炭治理农田镉污染是农业和环境界关注的热点。本文综述了近年来生物质炭对污染土壤中镉的生物有效性以及对作物镉吸收的影响等方面的研究进展,阐述了生物质炭钝化土壤中镉的多作用机制,分析探讨了影响镉钝化效应的生物质炭性质、土壤和管理因素,提出了提升钝化材料性能并改善管理以提高生物质炭钝化的高效性和持效性机制,建议未来该领域应加强生物质炭大田长期定位试验研究,以进一步为生物质炭污染治理提供科学依据。     

农业生物质吸附剂在水处理中的应用现状

新疆地区是我国农业经济作物的主要产区,农业生物质秸秆资源十分丰富,大部分生物质秸秆焚烧/粉碎还田,未能实现农业固体生物质废弃资源的高效回收利用。近年来,越来越多的学者开始关注农业生物质秸秆在生态修复和环保领域的创新应用。目前,应用农业生物质秸秆制备阴/阳离子吸附剂、生物炭和生物炭复合材料成为研究者关注的重点。本文通过综述生物质秸秆吸附剂作为污染物强化吸附材料在修复水体环境、治理水体环境有机和无机污染方面的具体应用现状,在此基础上提出生物质吸附剂修复水环境污染的研究方向,以期为新疆地区农业生物质秸秆的工程应用提供参考。     

生物炭在土壤环境中的应用

生物炭具有巨大的比表面积、发达的孔隙结构和丰富的表面官能团,是一种廉价易得、吸附性能良好的吸附材料,在土壤改良、增加碳汇、污染物质吸附等方面有着巨大的应用价值。该文主要介绍了生物炭的基本性质、改性方法以及其在土壤改良和土壤污染修复中的应用,分析了生物炭对土壤中有机污染物和重金属的吸附机制,为生物炭的大规模应用提供理论依据。