热解材料对生物炭理化性质的影响

生物质的热解材料会对其生物炭的物理化学性质产生较大影响,进而影响其田间应用效果。选取四种乔木(橡树、桑树、樟树和松树)、三种草本植物(芦苇、蒿和蕨类)和两种作物秸秆(玉米秆和油菜秆),在同等热解条件下(550 ℃)制备生物炭,对比其理化性质的差异。结果显示,秸秆生物炭的可溶性Cl^-和K⁺含量、EC和CEC均显著高于乔木和草本生物炭,有效磷也呈现类似规律,而可溶性Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量以及pH、SO₄^2-、NH₄⁺-N、NO₃^--N等指标在三类生物炭之间无显著差异。乔木生物炭和草本生物炭之间在各个指标上均无显著差异。这表明,从营养元素、CEC和改良酸性土壤的角度来看,秸秆生物炭比乔木和草本生物炭更适合作为土壤改良剂。     

有机肥与生物炭对沙化土壤理化性质的影响

为了探讨有机肥、生物炭配施对吉林省西部沙化土壤理化性质的影响,设置不施改良剂、单施有机肥、单施生物炭、低量生物炭+有机肥、高量生物炭+有机肥这5种处理,进行为期3年的大田试验。结果表明,改良剂的施加能够降低土壤容重,改善土壤持水性及团聚体结构的稳定性,提高土壤电导率、阳离子交换量和速效养分元素含量。不同处理间的效果存在差异,其中生物炭、有机肥联合施加对土壤各项理化性质的影响均明显高于单施处理的效果,以高量生物炭+有机肥处理效果最佳。单施生物炭对土壤阳离子交换量、总有机碳及速效钾含量的影响优于有机肥,单施有机肥对速效磷含量作用效应优于单施生物炭处理。     

生物炭制备及其对土壤理化性质影响的研究进展

生物炭作为一种新型的土壤改良剂和吸附剂,近年来成为农业、环境、能源等领域的关注热点。生物炭是通过有机物质在缺氧的条件下热解形成的,不同的原料及生产条件都会对生物炭的性质产生影响。生物炭能够能够改良土壤,改善土壤的容重、总孔隙度和保水性,还可以调节土壤的酸碱度,增强土壤阳离子交换量（CEC）,提高土壤养分。系统总结了生物炭生产方法、理化特性及其对土壤理化性质的影响,为优选生物炭、提升生物炭产品附加值、促进土壤改良提供理论支撑。     

稻壳基生物炭对不同营养底泥理化性质、上覆水和植物生长的影响

在完全淹水条件下,利用桶栽试验,研究不同添加量稻壳基生物炭对不同营养水平底泥理化性质、上覆水及千屈菜生长的影响,生物炭用量按质量比设置T_0(0%)、T_1(2.5%)、T_2(5%)、T_3(10%)、T_4(20%)等5个处理水平。结果表明,除T_0处理外,培养初期上覆水总氮(total nitrogen,简称TN)、总磷(total phosphorus,简称TP)含量较高,然后逐渐降低,整个培养低营养水平底泥处理组(LT)、中营养水平底泥处理组(MT)、高营养水平底泥处理组(HT)系列生物炭施入量为10%时上覆水TN含量平均值最低(不包括对照组),分别为0.53、0.88、2.15 mg/L;生物炭施入量LT与HT组为5%时上覆水TP去除率最高,分别为99.27%、92.61%,MT组为10%时上覆水TP去除率最高,为97.65%;稻壳生物炭对不同营养底泥的pH值、电导率(electrical conductivity,简称EC)具有一定调节作用,但差异不明显;可显著提高底泥有机质含量,全氮含量虽也有增加,但差异不显著;能显著增加底泥有效磷含量,降低碱解氮的损失;LT和MT系列施入生物炭后对千屈菜生长有一定促进作用,但差异不显著,HT系列施入生物炭后对千屈菜生长产生明显抑制作用。     

生物炭对土壤理化性质及作物生长的影响

通过大田试验研究了生物炭对红壤改良及青菜生长和产量的影响。结果表明:生物炭对青菜株高及产量增加有促进作用,施加生物炭可以提高土壤有机碳含量,而对土壤有效氮、磷、钾影响较小。     

热解温度对生物炭理化性质的影响比较研究

本文通过研究总结了不同生物质在不同的热解温度下得到的生物质炭的理化性质的变化,以分析热解温度对生物炭理化性质的影响效果。研究结果表明,不同生物质通过热解得到的生物炭的产率随着热解温度的升高而降低,而其pH值、灰分含量以及比表面积随着热解温度的上升而显著增加,说明,热解温度是影响生物炭理化性质变化的主要因素。     

炭化温度对艾纳香生物炭理化性质的影响

炭化温度是实现艾纳香加工废弃物转化成生物炭的重要因素。本文研究了炭化温度对艾纳香生物炭理化性质的影响,以期为艾纳香生物炭的利用奠定基础。本研究对比了300、500和700℃对艾纳香生物炭产率、比表面积、形貌特征、表面矿质组成及红外光谱特征等理化特性的影响。温度对艾纳香生物炭产率和理化特性影响较大,当炭化温度为300℃时,其产率最高,为45.52%,而且所产生的生物炭保有生物质炭应有C、O为主体;但当温度进一步升高时,其主体结果呈现片状、簇状脱落,直至其主体结构崩解,其C、O元素含量逐渐降低,Na、Mg、K、P、Cl等矿质元素逐渐提高;其来源于糖类、蛋白质、核酸等物质的羟基(-OH)、N-H基、C=O、-COOH等基团逐渐裂解消失,形成-C-C-、Si-O-Si等基团。300~500℃是艾纳香生物炭的最佳炭化温度,在该温度下制备形成的艾纳香生物炭不仅保持了生物炭所特有的比表面积大、多孔等共有形貌结构特征,还保护了艾渣中的C、O结构主体及K、Ca、Mg等矿质元素。     

生物炭对土壤理化性质及玉米产量的影响

为了解秸秆生物炭对土壤容重、pH值、土壤性状、重金属生物有效性以及玉米产量的影响。在甘肃省酒泉市城郊农场开展不同生物炭量的试验研究。结果表明,施入生物炭后能显著改变土壤性状,有机质、速效磷、碱解氮、速效钾含量分别提高了3.3%～4.7%、11.1%～32.8%、0.5%～4.7%、26.7%～35.6%,且施入量越高影响越显著(T4>T3>T2>T1),土壤容重降低3.5%～6.3%、pH值提高1.8%～3.0%;施生物炭后对玉米产量没有显著影响,T4处理产量最高,比T1增产2.5%;施入不同量的生物炭可不同程度的降低土壤中重金属生物有效性。研究为生物质炭在河西走廊寒旱农业区土壤改良方面的应用提供了试验依据。     

辐照预处理对稻壳生物炭制备的影响

为探明辐照预处理对稻壳生物炭制备的影响,以稻壳为材料,设置0、200、400、600、800、1 000 kGy辐照剂量,辐照处理后粉碎过40目筛,然后称取一定量的稻壳粉末置于真空气氛炉600℃烧制生物炭。结果表明:辐照预处理能降低稻壳的粉碎能耗,一定程度上增加稻壳生物炭产率、减少灰分含量。当辐照剂量为1 000 kGy时,粉碎能耗降为0.585 9 kW·h,与对照组相比下降27.26%;生物炭产率上升14.40%,生物炭灰分下降8.24%;并且一定的辐照范围能促进稻壳生物炭微孔的均匀形成,促进弱芳香化合物的形成。     

稻壳生物炭老化对烤烟生长发育的影响

老化作用会对生物炭的化学和生物性质产生不同程度的影响。为了探索稻壳生物炭老化对烤烟生长发育的影响,本研究采用室外盆栽方法,共设置了5个处理,其中处理A1不施用生物炭（CK）,处理A2～A5分别使用新鲜稻壳生物炭、水洗老化、施用15%过氧化氢老化、施用30%过氧化氢老化。结果表明：与CK相比,A4处理的烤烟农艺性状最优,其株高高出14.94 cm,茎围增加1.40 cm,最大叶面积增加207.78 cm2;A2～A5处理的土壤容重降低9%～10%,烟株根系体积增加3%～70%,根系活力提高30%～81%,但主根长度却减少了6.5%。综上,生物炭老化对烤烟生长发育有一定的提升作用,以A4处理（施用15%过氧化氢老化）的综合效果最优。     

热解温度对稻壳生物炭特性的影响

热解技术是稻壳有效利用的重要处理方法,其炭、气和油三态产物均具有较高的利用价值。稻壳炭是稻壳热解后产生的固态产物,对环境、农业和新能源等具有重要的影响作用。稻壳炭的理化特性决定了炭产物的利用方式及效果,不同热解温度条件下制得的稻壳炭的理化特性不同,热解温度对稻壳炭理化特性影响较大。对不同热解温度制得的稻壳炭的理化特性进行系统研究有利于稻壳炭的定向制备及高值化利用。为确定热解温度对稻壳炭理化特性的影响作用,在管式炉固定床上制得不同热解温度的炭产物,对稻壳炭工业分析及元素分析、可溶性物质含量、表面官能团和孔结构等特性进行综合分析,以掌握热解温度对生物炭特性的影响规律。热解温度为350,450,550,650,750,850℃,气体流量600m L·min-1,热解停留时间为40min。分别采用TGA2000型工业分析仪和EL-3型元素分析仪测定稻壳炭的工业分析和元素分析,采用自动量热仪测定其低位发热量。采用pH计、电导率仪和离子色谱仪分别测定炭的pH值、总可溶性物质含量和可溶性氮含量。采用VERTEX 70型傅里叶变换红外光谱仪测定稻壳炭表面官能团组成,采用物理化学吸附仪测定孔隙结构特性。结果表明:温度越高稻壳炭的产率越低,随着热解温度的增加,挥发分逐渐析出,含氢和氧官能团及含碳物质逐渐分解,而灰分增加,固定碳和低位热值先增加后降低,分别在550℃和450℃具有最高值。热解温度550~650℃制得的稻壳炭含有较高的可溶性物质含量和发达的孔隙结构特性,该结果对生物炭的制备及应用具有重要的参考意义。     

生物炭肥对土壤理化性质及马铃薯抗病性的影响

为验证生物炭肥对东川“红土地”土壤理化性质及马铃薯抗病性的影响,采用塘施和墒面撒施2种方式开展生物炭肥在马铃薯上的应用效果研究。结果显示,播种前施用生物炭肥可显著减缓马铃薯种植后土壤pH的下降,加速土壤有机质的降解,减缓土壤中水解性氮和有效磷含量的下降,显著增加土壤速效钾含量,提高马铃薯茎粗和植株覆盖度,显著提高马铃薯抗晚疫病、青枯病和疮痂病能力,显著提高马铃薯单株结薯数、单薯均重、单株产量、产量。施用2 000 kg/hm²的生物炭肥,采收后pH降幅比CK减少76.12%,有机质降解率比CK提高34.29%,水解性氮含量降幅比CK少74.72%,速效钾增加量是CK的2.85倍,对马铃薯晚疫病的防效为51.18%,马铃薯产量为37.02 t/hm²;塘施1 000 kg/hm²的生物炭肥有效磷含量降幅比CK低20.41%,对青枯病和疮痂病的防效分别为60.38%和54.78%。由此可知,生物炭肥用量越高越有利于土壤理化性质改良、提高马铃薯抗晚疫病能力和产量;将生物炭肥塘施更有利于提高马铃薯抗青枯病和疮痂病能力。     

生物炭对沙化土壤理化性质及作物幼苗的影响

设置9个生物炭施加比例,通过盆栽试验测定生物炭对吉林省西部沙化土壤性质及2种作物幼苗生长的影响。结果表明,随着生物炭施加量的增加,土壤的电导率、pH值、有机质含量及营养元素含量均有所增加,对沙土壤性状改良有一定效果。一定量的生物炭对作物幼苗生物量的积累以及组织含水量产生促进作用,但是生物炭施加比例过高时反而会对幼苗生长产生抑制。与播种前相比,作物收获后土壤中的速效营养成分含量有所下降,而播种前后对土壤有机质含量的影响效应不明显。     

生物炭对风沙土理化性质及玉米生长的影响

为了明确生物炭对风沙土的改良以及对玉米生长的影响,通过施用化肥、秸秆还田以及不同施入量的生物炭试验研究生物炭对风沙土理化性质及玉米植株生长和产量的影响。结果表明:与常规施肥(NPK处理)相比,秸秆还田降低风沙土的土壤体积质量,增加田间持水量、苗期的株高、茎粗、叶长、叶宽以及地上、地下干质量和籽粒产量,但都没有达到显著水平。生物炭不同施用量条件下,随着生物炭施用量的增加,土壤体积质量表现为持续降低的趋势,在施用量为31 500kg/hm~2时与NPK处理相比较表现显著差异,并在最大施用量63 000kg/hm~2时达到最低值2.42g/cm3;生长指标中,苗期的叶长和穗期的株高、叶长以及叶宽都在NPK+B12处理条件下达到最大值,其余指标均在NPK+B24处理条件下达到最大值;干物质积累以及籽粒产量亦随着生物炭施用量的增加而增加,其中地上干质量及籽粒产量均在施用量为2 580kg/hm~2时达到与NPK处理相比较差异显著,地下干质量在施用量31 500kg/hm~2时与NPK处理相比较表现显著差异。与秸秆还田相比,生物炭与NPK配施更能改善风沙土的理化性质,促进玉米生长及产量增加,且生物炭的施用量越高,其效果越明显。     

生物炭对土壤理化性质及玉米生长影响的研究进展

生物炭具有多孔性、高阳离子交换量和低容重等良好的理化特性,对改良土壤性状及作物生长有一定的积极作用。本文分析了生物炭的特性,探讨了生物炭对土壤理化性质及玉米生长方面的影响,对生物炭今后的研究趋势与前景进行了展望,说明了生物炭在农业领域存在巨大的发展潜力,旨在为生物炭对土壤相关特性及玉米生长方面的影响研究提供参考。     

不同裂解温度对梨树枝条生物炭理化性质的影响

[目的]本文旨在研究梨树枝条在不同温度下裂解所得生物炭的理化性质差异,确定适宜的制备生物炭温度范围,为梨树修剪枝条资源化利用提供新的途径。[方法]以粉碎梨树枝条为原料,在惰性气体包围下,在不同裂解温度(300～900℃)下制备生物炭,研究不同裂解温度对生物炭理化性质的影响。[结果]裂解温度由300℃上升到900℃,生物炭产率由61%显著降低到24%(P0.05),p H值由7.3显著上升到11.7(P0.05),生物炭中碳含量增加而氮含量显著降低,钾、钙、镁、硼、铁、铜等元素含量均先升高后保持稳定;阳离子交换量随温度的升高先显著下降后保持稳定。红外光谱分析表明随着裂解温度的升高,枝条内O—H和C—H键断裂,形成难降解的芳香烃类物质;扫描电镜分析表明生物炭孔隙度随着裂解温度升高而增加,温度越高,孔数量越多,比表面积越大,700℃下制备的生物炭比表面积相比300℃增加了50%;同时,比表面积及孔体积也随温度的升高而增加,吸附性增强。[结论]制备枝条生物炭时,将裂解温度设置为500～700℃时,元素含量相差不大,微孔和大孔数量基本达到最高水平,吸附性能达到最佳。     

稻壳生物炭施用方式对土壤理化特性及烤烟产质量的影响

以稻壳制备的生物炭为试验材料，以云烟87为供试烤烟品种，探究了在常规施肥基础上采用不同方式(垄面撒施、移栽穴撒施、条施、全田翻耕撒施)增施稻壳生物炭对植烟土壤改良、烟草生长发育及产质量的影响，以不施生物炭作对照，以期为生物炭在烟草种植及烟田土壤改良方面的应用提供依据。结果表明：采用不同方式施用生物炭对植烟土壤肥力和烤烟产质量均有显著影响，其中，全田翻耕撒施的效果最优，显著增加了烟田土壤的碱解氮、速效钾含量和最大田间持水量，与CK相比分别增加了23.78%、51.31%和11.54个百分点，土壤容重降低了0.16 g/cm³；烤后烟叶的总碱、总氮、总糖、还原糖、氯离子、糖碱比和上等烟比例显著上升。     

不同秸秆生物炭对黄壤理化性质及综合肥力的影响

【目的】研究不同秸秆生物炭对黄壤物理、化学性质和生物活性影响的差异，并对添加不同生物炭的黄壤肥力进行综合评价，以期为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以玉米、水稻和油菜秸秆500 ℃炭化得到的生物炭为添加材料，以贵州省地带性黄壤为供试土壤，通过室内培养试验，以未添加生物炭处理为对照，分析比较添加量为1%，2%，4%的玉米、水稻和油菜秸秆生物炭处理黄壤体积质量、pH、养分含量和酶活性的变化，通过相关性分析和模糊数学原理计算不同生物炭处理黄壤的综合肥力水平。【结果】与对照相比，生物炭降低了0～10 cm土层土壤的体积质量，其中0～5 cm土层降幅较大（1.54%～8.46%）。添加生物炭使土壤pH明显增大，其中以添加4%油菜秸秆生物炭处理的pH最大，为7.33。土壤有机质、氮磷钾含量对生物炭类型及添加量的响应不同。与对照相比，不同生物炭处理有机质含量增加了146.80%～445.63%；添加4%油菜秸秆生物炭可以显著提高土壤的碱解N含量，较对照升高了31.23%；有效P、速效K和全N、全P、全K含量均随着生物炭添加量的增加而增大，增幅分别为28.04%～134.58%，19.76%～162.48%，13.85%～112.31%，6.25%～43.75%和10.53%～31.58%。与对照相比，添加生物炭可以显著降低土壤的过氧化氢酶活性，提高脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性。由土壤肥力综合指标值（IFI）可知，不同生物炭处理土壤的IFI值为46.09～59.55，均高于对照（IFI 40.11），且IFI随着生物炭添加量的增大而升高，油菜秸秆生物炭处理的土壤肥力水平优于玉米和水稻秸秆生物炭处理。【结论】生物炭对酸性黄壤的体积质量、pH、养分含量和酶活性均具有明显影响，且生物炭类型及其添加量对以上指标的影响存在明显差异。生物炭能明显提高黄壤肥力水平，其中添加4%油菜秸秆生物炭是提高酸性黄壤肥力水平的最优处理。     

模拟降水条件下生物炭对酸性红壤理化性质的影响

【目的】明确降水条件下生物炭对红壤理化性状的影响。【方法】采用室内模拟降水的方法,将以花生壳为原料在400℃热解制备的生物炭施入红壤,在气温25-30℃、单次降水量20 mm条件下进行连续试验约20 d,分析生物炭对施肥和未施肥红壤的速效钾（SAK）、速效磷（SAP）、铵态氮（SAN）、硝态氮（SAN）、有机碳（SOC）、活性铝（SAA）以及pH值在降水前后的变化。共设8个试验处理：未施肥+未施C（CK）、未施肥+1%生物炭（C1）、未施肥+2%生物炭（C2）、未施肥+3%生物炭（C3）;施肥+未施C（F）、施肥+1%生物炭（FC1）、施肥+2%生物炭（FC2）、施肥+3%生物炭（FC3）。施肥土壤施用KH₂PO₄ 0.14 g·kg^-1、KNO₃ 0.51 g·kg^-1、NH₄NO₃ 0.80 g·kg^-1和Ca(NO₃)₂ 0.95 g·kg^-1。【结果】施用生物炭的红壤,其速效钾、速效磷、硝态氮、铵态氮、活性铝、有机质和pH等指标在降水后均有较大变化,且不同生物炭用量对红壤理化性质的影响存在较大差异。施用3%生物炭时,土壤理化性质在降水前后变化最为显著,C3处理的pH值比CK处理提高了0.60个单位,速效钾的下降幅度比CK少9.5%,速效磷、硝态氮的下降幅度分别比CK高出33.2%和40.5%,有机碳和铵态氮则没有明显变化,活性铝下降了91.1%。而降水后FC3处理的pH值比F处理提高了1.09个单位,速效钾的下降幅度比对照少10.3%,速效磷和硝态氮的下降幅度分别比F处理高23.4%和21.9%,有机碳和铵态氮的增幅分别比F处理高23.6%和5.4%,活性铝下降了94.8%。【结论】在降水条件下,生物炭有利于酸性红壤保持适宜的速效钾含量,提高土壤pH值和有机碳含量,以及能大幅降低土壤活性铝浓度,且对施肥后酸性红壤理化性质的影响更明显。     

连续施用生物炭对土壤理化性质及氮肥利用率的影响

为探讨连续施用生物炭及生物炭不同用量对土壤肥力及氮肥利用率的影响,在沈阳农业大学后山棕壤新型肥料试验基地(始建于2013年)布置生物炭用量定位试验,设置4个生物炭用量梯度0,1.5,3,6 t·hm-2,研究不同用量生物炭对棕壤理化性质、玉米产量及氮肥利用率的影响。结果表明:生物炭对玉米苗期土壤含水量的影响不大,随着生育期的推进,逐渐表现出其保水性能;添加生物炭可以降低土壤容重,不同用量生物炭处理的土壤容重较NPK处理平均降低了6.04%,且容重随施炭量的增加而降低;施用生物炭可以提高土壤pH值、有机质和全氮含量,与NPK处理相比,C2NPK、C3NPK处理土壤有机质含量分别提高了31.20%、32.61%,全氮含量分别提高了6.73%、6.09%,差异显著;同时施用生物炭可以促进土壤矿质态氮的缓慢释放。连续添加生物炭可以促进玉米的生长发育,提高玉米产量,2013年,不同用量生物炭处理间差异未达显著水平。2014年,生物炭处理的玉米产量随施炭量的增加而升高,C3NPK、C2NPK处理的玉米产量分别较NPK、C1NPK处理提高了21.36%、10.99%与17.19%、7.18%。2015年,仍以C3NPK处理玉米产量最高,较NPK处理增产9.09%。无论是否将生物炭中氮含量计入施氮总量,生物炭处理均能提高氮肥利用率。