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。     

柠条裂解产品的化学成分和性质

为探索柠条裂解机理以及在特定温度下裂解产物的结构特征,文中以柠条为原料研究其裂解过程的产物分布,并利用氮吸附法、GC/MS等方法分析500℃条件下的裂解产品。结果表明:柠条炭产率随着裂解温度的升高而降低,但柠条炭中固定碳含量随着温度的升高而逐渐增加。柠条炭具有较高的全N(2.5%)和灰分含量(14.1%),比表面积为265m2/g,其中介孔占56%。XRD、FTIR分析显示柠条炭已具有一定的构造,其表面具有羰基、酯基、醚等各种官能团。GC/MS定性分析得到,柠条焦油中共检出85种化合物,相对含量91.3%,其中脂肪族化合物54种,相对含量52.9%,芳香族化合物有31种,相对含量38.4%;焦油中相对含量大于3%的化合物有杂氧环十七烷、4-乙基-2-甲氧基苯酚和棕榈酸。     

不同生物炭对氮的吸附性能

为探究不同类型生物炭对氮的吸附性能,寻求最佳的氮素吸附材料,本文选择稻壳炭、山核桃壳炭和竹炭作为吸附剂,开展不同pH环境、反应时间、初始浓度及生物炭添加量条件下的吸附实验,研究生物炭对硝酸铵溶液中氮的最佳吸附条件,并对结果进行等温吸附拟合与吸附动力学研究。结果表明:3种生物炭对硝酸铵溶液中的氮均有一定的吸附效果,且pH环境、反应时间、初始浓度及生物炭添加量均影响生物炭对氮的吸附量。生物炭添加量为0.05 g时,在pH环境为9、吸附时间为3 h、初始浓度为100 mg·L-1的条件下,平衡吸附量达到最大,稻壳炭、山核桃壳炭和竹炭在此条件下的最大吸附量分别为23.79、13.00 mg·g~(-1)和17.60 mg·g~(-1),表明稻壳炭对氮的吸附效果最佳;Langmuir方程能更好地拟合3种生物炭对氮的等温吸附过程,表明生物炭对氮的吸附主要是单分子层吸附;准二级动力学模型能更好地描述3种生物炭吸附氮的动力学过程,表明生物炭对氮的吸附为化学吸附。综上说明,稻壳炭在最佳吸附条件下可吸附较多氮素,有望作为一种良好的吸附剂应用于土壤和水体氮素污染治理。     

生物炭及改性生物炭的制备与应用研究进展

生物炭因具有制备原料来源广泛、比表面积大、孔隙发达、富含碳素、表面官能团丰富等特点而被广泛用于土壤改良、污染物去除、固碳减排等方面。近年来,研究发现将生物炭进行物理、化学或生物改性,会强化生物炭功能,有利于生物炭的高效利用。本文综述了生物炭及改性生物炭的制备,理化性质分析及其在土壤、水体、大气中的应用,并将改性前后生物炭进行比较,客观分析了目前生物炭应用所存在的实际问题,为生物炭及改性生物炭的制备、功能强化及拓展应用提供了一定的理论依据。     

我国杨梅主产地土壤养分状况的分析

【目的】果园土壤养分是果树高产稳产的基础,掌握果园土壤养分含量是实施科学施肥、保障果园产量和果品优质的前提条件。【方法】通过对我国南方8省(市、区)(浙江、福建、广东、广西、江苏、江西、云南和重庆)杨梅果园土壤基本养分及微量元素现状开展调查研究,在此基础上提出了针对当地杨梅的施肥建议。【结果】调查地区杨梅土壤p H整体呈酸性,平均值为4.95,测量值范围为3.87~8.15;土壤有机质和速效钾含量较低,尤其是福建、江苏和云南地区的速效钾,其最大含量均低于50 mg·kg-1;速效磷、全氮、全磷和全钾含量总体适宜,但不同省(市、区)际之间的差异较大。有机质均值为19.47 g·kg-1,测量值范围为5.421~35.83 g·kg-1;速效磷均值为24.65 mg·kg-1,测量值范围为1.271~67.36 mg·kg-1;速效钾均值62.0 mg·kg-1,测量值范围为29~182 mg·kg-1;全氮平均值为1.248 g·kg-1,测量值范围为0.191~3.368 g·kg-1;全磷平均值为0.258 g·kg-1,测量值范围为0.068~0.989 g·kg-1;全钾平均值为32.78 g·kg-1,测量值范围为5.831~62.55 g·kg-1。此外,中(微)量元素含量总体较为适宜,个别地区较低,部分采样点存在铜锌含量超标问题。【结论】杨梅果园在管理和施肥方面除了补充杨梅生长所需要的矿质营养外,还应考虑提高土壤有机质含量,适施钾肥控制氮肥、减少磷肥施用,并适当增加微肥以满足杨梅高产和质优的需求,同时根据轻简化杨梅栽培实用技术需求,提出新的杨梅专用肥开发利用策略。     

不同来源生物炭与化肥减量配施对土壤养分、花生产量及品质的影响

为探究生物炭在花生种植中对产量、品质及土壤环境的影响,分析生物炭作为肥料缓释载体实现花生减肥增效的栽培潜力,选用常见生物质花生壳、稻壳、山核桃壳和竹粉为原料制备生物炭,并与化肥进行总养分一致配比组合,施入山花15花生栽培土壤中,通过凯氏定氮法、钒钼黄比色法、火焰光度计法分别测定花生各器官氮、磷、钾养分积累量和气相色谱法测定花生脂肪酸成分确定不同来源生物炭对花生产量、农艺性状及花生籽粒品质的影响;通过碱解扩散法、碳酸氢铵比色法、乙酸铵-火焰光度计法测定土壤碱解氮、速效磷、速效钾和16S高通量测序定量土壤细菌相对丰度,确定不同来源生物炭对花生土壤养分的影响。结果表明,相比常规施肥对照,施用4种生物炭减肥组合均可以显著提高花生的养分吸收能力和产量。其中花生壳生物炭组合效果最佳,其荚果产量与地上部生物量较对照分别提高33.8%、46.9%。施用山核桃壳生物炭可以明显提升花生籽粒中油酸的相对含量(相比对照提升29.9%)。此外,山核桃壳生物炭、稻壳生物炭和花生壳生物炭组合可以明显提升土壤碱解氮含量、有效磷含量和速效钾含量,具备一定的土壤改良潜力。综上,添加生物炭作为减肥增效栽培的重要手段,尤其是...