“碳氏”家族新材料

<正>自然界中含碳元素的物质占物质总数的90%,不仅如此,近半个世纪以来,在这个庞大的"碳氏"家族中,新型材料又异军突起,成为科技创新领域的新亮点。富勒烯同学们对富勒烯或许感到陌生,但C_(60)想必大家都知道。富勒烯指的是一类物质,任何由碳一种元素组成,以球状、椭圆状或管状结构存在的物质,都可以被叫做富勒烯。富勒烯与石墨结构类似,但石     

生物炭对土壤有机碳及微生物影响研究进展

生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质。生物炭能够影响微生物参与的与土壤有机碳 库周转相关的生物地球化学循环过程。生物炭对土壤有机碳和微生物的影响与生物炭性质、施加量、土壤环境条 件有关,各研究结论并不一致。一些研究指出施加生物炭可以增加土壤有机碳抵抗微生物降解的稳定性,降低土 壤有机碳的矿化速率,具有良好的固碳潜力。然而也有很多学者报道了施加生物炭对土壤微生物性质产生有益的 影响,如增加土壤微生物生物量和活性,从而显著提高土壤有机碳的矿化速率。在综述生物炭对土壤本身有机碳 分解、土壤有机碳活性和稳定性、土壤团聚体及其稳定性、土壤微生物生物量和活性、土壤微生物群落结构影响 的基础上,提出未来的研究需要综合考虑生物炭还田可能带来的潜在环境效益和风险。     

生物炭在土壤固碳方面的应用研究进展

生物炭是一种由农林废弃物等物质在无氧或低氧的环境下经高温裂解得到的含碳量 很高的固体物质。因其具备原料来源广、比表面积大、孔隙发达、稳定性强等特征而得到了越来 越多的关注,现已成为土壤环境修复领域的研究热点。文章综述了近年来生物炭在土壤固碳方 面的国内外相关研究进展及机理分析,展望了生物炭在土壤修复领域的推广应用前景。     

莫让农作物处于“碳饥饿”中

<正>地球是碳星球。组成地球上所有生命体的基础物质是有机质。有机质是以碳元素为框架,与其他相关元素按一定规则形成的组合体,所以碳是生命体的基础元素。自从我国引进西方科学家于170多年前创立的"化学植物营养学"后,就长期把对植物养分的关注集中于NPK等无机元素。以为碳源来自空     

生物质炭对农田土壤有机碳及其矿化影响的研究进展

土壤有机碳在生物圈物质循环中起着重要作用,有机碳矿化将显著影响大气CO2的浓度,关系到养分的释放。近年来,生物质炭农用的土壤生态系统固碳减排功能方面的研究受到广泛关注。但由于研究中所采取的具体方法和研究对象等差异,目前研究的结果仍然存在争议。本文主要从试验材料、试验条件和驱动因子等角度综述生物质炭对土壤有机碳含量及矿化影响,并阐述进一步研究值得探索的方向,以客观评价生物质炭的农田固碳减排效应。     

生物质炭对草坪土壤微生物碳代谢群落结构的影响

【目的】探明不同用量生物质炭对草坪土壤微生物多样性特征的影响,为生物质在草坪土壤中的应用提供理论依据。【方法】以草坪土壤为研究对象,以不施用生物质碳为对照,设8、20、40和200 kg/m2共4个生物质炭用量处理,对照和4个处理分别标记为BC0、BC8、BC20、BC40和BC200。播种5个月后采集0~30 cm土壤,测定土壤有机碳、全氮、水溶性碳和微生物量碳含量及土壤微生物碳代谢群结构,分析不同用量生物质炭对草坪土壤微生物碳代谢群落的影响。【结果】与对照BC0相比,施用生物质炭处理的土壤全氮含量显著增加（P<0.05,下同）,BC40和BC200处理的土壤有机碳显著增加,BC200处理的水溶性碳显著增加,而土壤微生物量碳无显著变化（P>0.05）。BC20处理的土壤平均光密度（AWCD）值较对照BC0提高12.4%,BC200处理的AWCD值则较对照降低51.3%。BC20处理增加了生物群落结构AWCD值,利用胺类物质微生物活性显著提高;BC200处理降低了土壤微生物数量,对利用多聚物类物质微生物的负面影响最小。主成分分析结果表明,第一主成分可解释变异的86.06%,主要为代谢吐温40、吐温80、L-丝氨酸、D-半乳糖酸内脂、D,L-α-磷酸甘油和4-羟基苯甲酸等六种碳源物质引起的,能有效区分适量（BC8、BC20、BC40）和过量（BC200）施用生物质炭含量处理的草坪土壤。相关分析结果表明,土壤微生物量碳与i-赤藓糖醇的光密度值呈显著正相关;土壤有机碳和水溶性碳含量与L-精氨酸、L-丝氨酸等多种碳源的光密度值呈显著或极显著（P<0.01）负相关。【结论】适量施用生物质炭可提高草坪土壤的微生物数量和活性。施用生物质炭的草坪土壤利用L-精氨酸、L-天门冬酰胺的能力较强,但对利用L-苏氨酸、i-赤藓糖醇、D-木糖和2-羟基苯甲酸等碳源基质的利用能力较弱。建议在种植草坪草时,生物质炭的施用量控制在20 kg/m2以内。     

黑土水溶性有机碳对有机物料还田的响应

【目的】探究不同有机物料还田措施下黑土水溶性有机碳含量及组成的变化特征,为黑土区土壤肥力提升提供科学依据。【方法】以黑龙江省克山县定位7年的有机物料还田小区为研究对象,采用常规测定及荧光分析方法,以单施化肥处理为对照,对配施有机肥、生物炭、秸秆3种有机物料处理下土壤水溶性有机碳含量及结构进行分析。【结果】与单施化肥相比,配施有机物料使土壤水溶性有机碳含量提升9.65%—20.30%,土壤总有机碳含量提升6.63%—14.86%。各有机物料还田处理下土壤水溶性有机碳中类酪氨酸蛋白质物质、类色氨酸蛋白质物质减少。有机肥施入使水溶性有机碳中溶解性微生物代谢产物增加,使富里酸类物质、腐殖酸类物质增加并使二者结构简化;秸秆、生物炭使土壤水溶性有机碳中富里酸类物质结构简化;生物炭的添加使土壤水溶性有机碳中腐殖酸类物质复杂化。【结论】有机肥、生物炭、秸秆3种有机物料不同程度上提升了土壤水溶性有机碳中各组分含量、增强土壤微生物分解代谢、使水溶性有机碳中结构相对简单的富里酸组分含量增加、结构简化,其中以有机肥效果最佳。     

黑土水溶性有机碳对有机物料还田的响应

【目的】探究不同有机物料还田措施下黑土水溶性有机碳含量及组成的变化特征,为黑土区土壤肥力提升提供科学依据。【方法】以黑龙江省克山县定位7年的有机物料还田小区为研究对象,采用常规测定及荧光分析方法,以单施化肥处理为对照,对配施有机肥、生物炭、秸秆3种有机物料处理下土壤水溶性有机碳含量及结构进行分析。【结果】与单施化肥相比,配施有机物料使土壤水溶性有机碳含量提升9.65%—20.30%,土壤总有机碳含量提升6.63%—14.86%。各有机物料还田处理下土壤水溶性有机碳中类酪氨酸蛋白质物质、类色氨酸蛋白质物质减少。有机肥施入使水溶性有机碳中溶解性微生物代谢产物增加,使富里酸类物质、腐殖酸类物质增加并使二者结构简化;秸秆、生物炭使土壤水溶性有机碳中富里酸类物质结构简化;生物炭的添加使土壤水溶性有机碳中腐殖酸类物质复杂化。【结论】有机肥、生物炭、秸秆3种有机物料不同程度上提升了土壤水溶性有机碳中各组分含量、增强土壤微生物分解代谢、使水溶性有机碳中结构相对简单的富里酸组分含量增加、结构简化,其中以有机肥效果最佳。     

促进生物炭工业生产与土地利用推动21世纪农业“黑色革命”——生物炭在土壤改良与修复中的作用

生物炭是由生物质废弃物在缺氧及低氧条件下经热裂解产生的一类难熔的、稳定的、高度芳香化的富含碳元素的固态物质。本文论述了生物炭的特性,重点阐述了生物炭对污染土壤、酸性土壤、盐碱土壤等障碍性土壤改良修复的作用机理,并提出促进生物炭工业化生产和土地利用,是达到废弃物资源化利用,固碳节能减排,应对全球气候变化,实现生态与农业可持续发展的最佳途径。     

碳五燃气简介

碳五燃气简介＠袁文忠碳五燃气简介袁文忠“碳五”是指石油及石油加工后的废液中含有五个碳原子的碳氢化合物的统称。其中烷烃、希烯烃、双烯烃组份十分复杂。在油田、炼油厂、石化厂高空燃烧着的“火炬”是石油工业废气废液在排放，其中含有相当数量的“碳五”组份。我国年有“...     

饱和石灰水涂层对玉米芯炭碳固存能力的影响

生物质炭作为一种富碳多孔材料,具有固碳、培肥和减污等多重功效,目前面临着产量有限和成本昂贵的突出问题.将生物质就地炭化和应用可解决上述问题,而如何实现限氧是其核心.以玉米芯为原材料,通过饱和石灰水涂层包覆实现生物质“自限氧”,以“水-火联动”方法成炭,探讨暴露时间和饱和石灰水涂层对玉米芯在炭化过程中碳固存能力的影响.结果表明：随暴露时间延长,玉米芯炭的碳含量、比表面积及官能团(—COOH和phenolic—OH)含量均逐渐降低,以0 min暴露时间炭的碳转化率最大(45.17%);饱和石灰水涂层下其碳转化率进一步提升至92.60%;涂层包覆壳通过物理阻隔产生的“自限氧”作用及其所含的Ca²⁺以离子架桥、络合或π电子作用增强了碳截留量.“水-火联动”和饱和石灰水涂层技术的成炭过程为玉米芯在曝氧环境下的“包覆壳限氧-水淬灭”高温热裂解过程.期间,Ca²⁺或可通过多种方式阻止C=O, O=C—O键断裂生成气体CO_x以提高碳截留量并优化碳骨架结构.     

双碳背景下碳市场经济学理论与演化规律研究进展

“双碳”背景下碳经济学理论及其演化规律研究对于推动全球碳减排进程具有重要意义，也是对碳市场及其与社会经济复杂系统相互作用研究的基础。碳交易市场通过碳交易机制实现温室气体减排，基于此，提出碳交易市场的理论基础是“外部性”与公共产品理论，碳交易市场的理论重点是“庇古税”与“科斯定律”，碳交易市场的主要理论依据是碳排放权指标分配与碳交易机制，碳交易背后隐藏的经济学原理是“绿色溢价”。碳金融将是未来碳中和技术创新的核心支撑，梳理了碳金融理论知识，探讨了碳交易市场和碳金融市场的关系。碳市场运行机制通过供求关系实现碳交易，市场规模逐步扩大，并伴随碳价格波动、监管体系完善及参与者多样化等演化规律。碳市场手段主要有碳税、碳交易、碳抵消，政府、企业及个人等参与者括在碳市场中扮演着不同的角色，发挥着不同的作用。通过系统梳理分析碳市场经济学理论创新及实践成果，可为“双碳”战略决策和技术革新提供参考。（图2，参30）     

施用生物炭后塿土土壤有机碳、氮及碳库管理指数的变化

通过2年4季的田间小区试验,研究了添加0~80 t·hm~(-2)果树枝条生物炭后,土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、p H、土壤活性有机碳(AOC)、土壤中活性有机碳(MAOC)、土壤高活性有机碳(HAOC)、土壤水溶性有机碳(WSOC)、碳库管理指数(CPMI)的变化及各指标之间的相关性。结果表明:在第四季作物收获后,随生物炭施用量的增加,TOC增加59.80%~180.52%、TN增加13.22%~20.92%、p H增加0.76%~1.28%;HAOC和CPMI均在生物炭用量为60 t·hm~(-2)时达到最大,分别较对照增加70.36%和52.43%;AOC前两季在生物炭用量为40 t·hm~(-2)时达到最大,后两季在生物炭用量为60 t·hm~(-2)时达到最大,而整个试验期内各施炭处理分别比对照增加18.46%~73.42%;WSOC在前三季随生物炭用量的增加而降低,且各施炭处理分别比对照低8.00%~42.77%。相关性分析表明,除MAOC外,上述各指标均与生物炭用量呈显著相关关系(P0.05)。研究认为,施用生物炭能提高土壤总有机碳、全氮含量和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,为农田土壤可持续利用和生物炭作为土壤改良剂的应用提供科学依据和参考价值。     

吉林省西部土壤pH对羊草碳含量的影响

[目的]研究土壤pH对羊草碳含量的影响,为吉林省西部草地生态管理提供科学依据。[方法]基于生态化学计量学理论,以吉林省西部盐碱化草地羊草为研究对象,研究不同盐碱化程度草地对羊草不同部位碳元素含量的影响。[结果]随着土壤pH的增大,羊草碳含量整体变化不明显。土壤pH大于9.73时,羊草根部碳元素含量有明显的下降趋势;羊草茎部碳元素含量整体近似恒定;羊草叶部碳元素含量波动较大,但整体变化不大。羊草主要器官维持自身稳定的能力由大到小依次为茎、根、叶。[结论]羊草耐盐碱性很强,是吉林省西部盐碱化草地重建的优势牧草。     

施用炭基肥及生物炭对棕壤有机碳组分的影响

【目的】作为土壤肥力的重要指标,土壤有机碳及其组分在耕地生产力和作物产量方面发挥着重要作用。论文以4年定位施肥试验为依托,分析连续施用炭基肥及生物炭对土壤有机碳含量及其组分的影响,为调控农田土壤肥力及棕壤有机碳库的管理提供科学依据。【方法】田间试验始于2011年,设置5个处理：不施肥（CK）、低量生物炭（C15）、高量生物炭（C50）、氮磷钾配施（NPK）、炭基肥（BBF）。其中C15与BBF是等碳量处理,NPK与BBF是等氮磷钾养分处理。于第4年花生收获后（2014年秋季）采集各处理耕层（0-20 cm）土壤样本,测定土壤有机碳总量、各组分含量及花生产量。【结果】施用炭基肥和生物炭均可以显著增加耕层土壤总有机碳含量,比试验起始年土壤（简称起始土）分别提高10%、8%;而在相同碳素（C15和BBF）或氮磷钾养分投入（NPK和BBF）条件下,施用炭基肥提升土壤总有机碳含量的效果最好,提升幅度为2%-15%。施入炭基肥及生物炭显著提高了游离态颗粒有机碳和闭蓄态颗粒有机碳含量;在等碳量投入条件下,炭基肥处理的提升幅度分别为43%、17%;等氮磷钾养分投入条件下,炭基肥处理的提升幅度更大,分别为40%、43%。无论施入炭基肥或生物炭,对于矿物结合态有机碳含量影响均不大,但都比起始土略高。土壤可溶性有机碳含量变化规律与总有机碳相似,即施入炭基肥或生物炭均提高了其含量,但等碳量投入条件下无显著差异。各施肥处理花生产量在199.4-232.9 kg/667m²,均显著高于不施肥处理,其中施用炭基肥产量最大,比等碳量处理（C15）高17%,比等养分处理（NPK）高10%,且差异显著。【结论】连续多年施用炭基肥或生物炭均能明显提高土壤总有机碳、游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳含量;提升效果显著优于投入等量碳素或等量氮磷钾养分。连续多年施肥可以提高土壤中水溶性有机碳含量,但炭基肥与生物炭、氮磷钾配施处理间无明显差异。无论施用炭基肥还是生物炭对土壤矿物结合态有机碳含量影响不大。连续施用炭基肥对花生产量的提升效果最好,显著高于等氮磷钾养分和等碳量处理。     

添加生物炭对烤烟碳氮代谢的影响

为探究添加生物炭对烤烟碳氮代谢的影响,以烟草品种K326为材料,从细胞组织结构、基因表达以及物质代谢3个层面进行了系统研究。超微结构分析表明:中部叶成熟早期,不施生物炭处理的烟叶淀粉粒积累较多,随着叶片成熟降解更快。基因表达分析显示:打顶后,糖、淀粉代谢相关基因表达逐渐增强,氮代谢相关基因的表达减弱。中部叶成熟后期,添加生物炭越多,相关基因表达越强。物质代谢分析表明:打顶后,添加生物炭处理的总糖、还原糖含量降低,调制后,糖含量较高。打顶及调制后,添加600 kg/hm2生物炭处理的淀粉含量较高。添加生物炭后,总氮、烟碱含量增加,调制后差异变小,这说明添加生物炭对烟叶碳氮代谢有较大影响,进而影响烟叶品质。     

添加蔗渣生物质炭对农田土壤有机碳矿化的影响

【目的】研究蔗渣生物质炭施用后农田土壤有机碳（SOC）矿化动态,为合理利用有机废弃物资源提供科学参考。【方法】在25℃、100%空气湿度条件下培养100 d,研究生物质炭不同添加量（0.1%、0.5%、1.0%和2.0%,以干土计）下水田和旱地土壤有机碳的矿化特征。【结果】各处理土壤有机碳矿化速率随时间的变化符合对数关系（P＜0.01）;土壤特性、生物质炭添加量及两者的交互作用对土壤总有机碳矿化有极显著影响（P＜0.01）;与对照相比,添加低量（0.1%）的生物质炭水田土壤有机碳累积矿化量降低了2.18%,旱地土壤有机碳累积矿化量降低了4.62%;添加低量生物质炭（0.1%和0.5%）对旱地SOC矿化的影响效果更明显,而添加高量生物质炭（1.0%和2.0%）则对水田土壤的影响效果更明显;培养前期生物质炭对水田土壤原有有机碳矿化正激发效应高于旱地土壤,后期对旱地土壤的负激发效应更稳定且维持时间更长。【结论】添加生物质炭不改变SOC矿化趋势。添加低量（0.1%）的生物质炭可抑制SOC矿化、促进SOC的积累。     

添加生物炭对烤烟碳氮代谢的影响

为探究添加生物炭对烤烟碳氮代谢的影响,以烟草品种K326为材料,从细胞组织结构、基因表达以及物质代谢3个层面进行了系统研究。超微结构分析表明:中部叶成熟早期,不施生物炭处理的烟叶淀粉粒积累较多,随着叶片成熟降解更快。基因表达分析显示:打顶后,糖、淀粉代谢相关基因表达逐渐增强,氮代谢相关基因的表达减弱。中部叶成熟后期,添加生物炭越多,相关基因表达越强。物质代谢分析表明:打顶后,添加生物炭处理的总糖、还原糖含量降低,调制后,糖含量较高。打顶及调制后,添加600 kg/hm2生物炭处理的淀粉含量较高。添加生物炭后,总氮、烟碱含量增加,调制后差异变小,这说明添加生物炭对烟叶碳氮代谢有较大影响,进而影响烟叶品质。     

生物炭对污水典型污染物的去除机理与应用研究进展

生物炭是指生物质在缺氧条件下,通过高温裂解而生成的一种稳定难熔的、碳元素含量丰富的、高度芳香化的固体物质。其特点主要有绿色环保、原料来源广、价格低、孔隙度高、比表面积大、吸附性能高等。本文主要针对生物炭对工农业污水中的农药和多环芳烃、有机溶剂、酚类物质、重金属离子,生活污水中的NH_4~+、阴离子,商业污水中的印染染料以及表面径流中的菲和硝基苯的吸附机理以及研究现状进行简要阐述,并且对其应用前景进行了展望。     

生物炭输入对土壤有机碳和玉米生长的影响

[目的]研究生物炭输入对土壤有机碳和玉米生长的影响.[方法]以无外源碳输入处理为对照(CK),研究不同外源碳(秸秆及其生物炭)等碳量输入条件下(秸秆1％-Str1.0、秸秆3％-Str3.0、秸秆10％-Str10.0;生物炭0.8％-BC0.8、生物炭2.4％-BC2.4、生物炭8.0％-BC8.0),对土壤含水率、...