湖南水稻生物质炭技术的应用

生物质炭对土壤有机碳分解产生负激发效应的机制包括：（1）生物质炭中含有一定量的可利用有机碳成分，微生物可能会优先利用这部分碳，从而减少了对原有机碳的分解；（2）生物质炭含有一定量的有毒化合物（酚类），能抑制微生物对有机碳的分解活性；（3）生物质炭丰富的孔隙结构和比表面积对土壤有机质具有包裹和吸附作用，可能会隔离微生物及其产生的胞外酶与受保护的有机碳的接触，从而降低有机碳的分解；（4）生物质炭促进土壤有机-无机复合体的形成，从而增强土壤有机质的稳定性。而生物质炭对土壤有机碳分解产生正激发效应的原因可能是由于生物质炭的多孔性及其所含的营养元素为微生物的生长繁殖提供了有利的环境，从而增加微生物的数量和活性，促进其对土壤有机碳的矿化分解。生物质炭添加到土壤中后可导致土壤中的微生物量和代谢活性增加。湖南水稻生物质炭技术的应用

生物炭(Biochar)是利用生物残体在缺氧的情况下，经高温慢热解(通常＜700℃)产生的一类难溶的、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物[1]。生物炭多为颗粒细、质地较轻的黑色蓬松状固态物质，主要组成元素为碳、氢、氧、氮等，含碳量多在70%以上。生物炭可溶性极低，具有高度羧酸酯化和芳香化结构[2–3]，其原料来源，农业废弃物如鸡粪、猪粪、木屑、秸秆以及工业有机废弃物、城市污泥等都可作为其原料[4]。生物炭原材料尺寸的大小会影响到生物炭产率，主要表现为尺寸增大生物炭产量随之增加。湖南水稻生物质炭技术的应用不同类型生物炭施用对土壤理化性质会有不同的影响。

区别于生活和环境用途的木炭和活性炭，农业废弃物生物质炭的功能是施用于土壤，提升耕地质量。生物质炭农业应用经历了直接施用和炭基肥施用两个重要阶段。将生物质炭直接施用到农田土壤中，可改良土壤结构，增加土壤孔隙度、降低容重、增强保水性能等，进而提高土壤肥力水平和作物产量[4]。但对生产者来说，经济效益是生物质炭应用的关键，价格因素是限制生物质炭大范围推广应用的主要原因。因技术和生产规模所限，当前生物质炭价格普遍在2000～3000元/吨。如果每亩粮食生产施用1吨生物质炭，数千元的成本让农民难以接受。目前，直接施用生物质炭于经济作物（例如人参、三七等中药材和大蒜、山药等）生产中。因此，只有降低施用成本，才能发挥生物质炭的土壤改良与固碳效益。

氮素是作物生长必需的营养元素，在土壤生态系统的诸多养分物质循环体系中，氮循环也一直是人们研究关注的重点。近年来的研究表明，生物质炭作为土壤改良剂施用，因其高孔隙度和较大比表面积等特性，对NH3、 NH+4NH4+ 和 NO−3NO3− 都具有吸附能力和固持效果，进而减少土壤中氮素的损失。研究表明，生物质炭配合无机氮肥的施用可以有效保持土壤养分状态，提高氮素肥料利用率，保障作物生长和产量。以往研究得出，生物质炭添加可能会减弱、或增加或没有影响土壤有机氮素的矿化过程。虽然生物质炭含有一部分生物可利用的氮素组分，但是生物质炭对土壤有机氮矿化影响的方向和程度主要取决于生物质炭的结构特性、土壤碳氮水平、混合环境中的C/N值以及土壤类型。生物质炭是作物秸秆、果木修剪枝条、动物粪便等各种来源的废弃生物质在厌氧环境下发生热解反应生成。

近年来，由于生物质的可再生性，生物质质炭的工艺不断改进升级，从传统的外部供热碳化干馏工艺，逐步转向自生可燃气循环燃烧供热工艺，或是采用生物质炭化、干馏、气化多联产工艺，这些工艺促进了生物质制炭产业化发展。随着科学技术不断进步和农村经济快速发展，农作物产量不断提高、农产品加工产业迅速发展以及新农村建设不断展开，包括农作物秸秆在内的各种农林废弃物总量和种类呈上升趋势。特别是近十年来，随着农村城市化进程步伐的加快，农民生活水平明显提高，对于可用作燃料和肥料的农林废弃物利用率越来越低。农林废弃物的高效处理处置及资源化利用已成为制约农业可持续发展的一个难题。随着国家对秸秆综合利用的重视度较高，生物炭技术作为秸秆综合利用的重要途径之一，必将在全国范围内得到大规模推广和应用，同时在“双碳”背景下，我国生物炭产业化进程将不断加快，未来行业发展前景可期。生物质炭本身含有一些可利用的养分如P、K、Ca、Mg，能增加土壤肥力和作物养分吸收。安徽污泥生物质炭培养方法

生物质炭可以去除环境中的污染物，还可以吸附游离碳和氮化合物，减少生物质在转化过程中温室气体的排放。湖南水稻生物质炭技术的应用

生物质炭是一种多孔质炭材料，外观黑色，形状主要有粉状和颗粒状。生物质炭根据原料来源不同，可以分为木炭、稻壳炭、秸秆炭等。秸秆炭理化特性：每千克炭中合钾53g、氮4.3g、磷2.6g、镁3.52g、微量元素铜0.015g、铁0.58g、锌O.11g，比表面积171m2/g。生物质炭具有发达的孔隙结构，较大的比表面积，特异的表面官能团，稳定的物理和化学性质，能耐酸碱，能经受水湿、高温及高压，特别是制成活性炭后，是优良的吸附、净化材料、也可以作为催化剂或催化剂载体。生物质炭的制备方法简单多样，包括高温热解、水热碳化、传统碳化等类型。制备场地也灵活多样，从大型工业到小型家庭规模，甚至在农田场地都可以制得。因此，其在应用和推广方面具有优势。不过，目前生物质炭的有效性取决于其物理和化学特性，而这些特性受到废弃物本身的可利用性和生产加工制造等因素的影响，对其机理还需进一步系统研究。湖南水稻生物质炭技术的应用