生物质炭是作物秸秆、果木修剪枝条、农产品下脚料、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的黑色固体。早在2006年,科学家提出将生物质炭施于土壤,以提高土壤肥力。这一思想源于亚马孙河流域黑色肥沃土壤的发现。南美洲的亚马孙河流域是世界上比较大的热带雨林区,因高温多雨,该地区土壤有机质分解快,导致土壤快速退化而贫瘠。但就是在这样一个土地贫瘠的地区,零星分布着非常肥沃的土壤,当地人称这种土壤为Terra Preta。科学家研究发现,这种肥沃土壤的特征是存在大量的黑色炭颗粒[1]。土壤中的黑色炭颗粒是2500多年以前当地原住民将植被开垦后的林木废弃物土法炭化后混入土壤中的。21世纪以来,全球掀起了对这种人为黑色肥沃土壤的研究热潮,也拉开了农业生物质炭研究的序幕。2009年,《生物质炭与环境管理:科学与技术》一书问世。科学家们总结了生物质炭制备方法、性质、功能及土壤和环境应用效果等,并描绘出了生物质炭产业的美好蓝图。生物炭的多孔性、高比表面积、高吸附性和高阳离子交换量,能够吸持有机质养分。山东树苗生物质炭怎么培养

我国农业面临土壤肥力低、化肥农药施用量大、土地退化普遍,以及农业废弃物资源化利用难等问题,实现农业碳中和充满挑战。我们提出了基于作物秸秆热裂解的生物质炭科技与工程构想,作为我国农业实现绿色和可持续发展的新途径[3]。2017年,秸秆炭化还田被列入国家秸秆处理模式之一。2020—2021连续两年,秸秆炭化还田入围农业农村部重大性技术榜单。十多年的实践证明,生物质炭化还田是实现土壤改良、农业增产、农民增收、食物质量与环境友好的绿色农业科技,能够服务于国家农业可持续发展战略。至此,生物质炭基农业进入了全球视野。宁夏芦苇生物质炭技术的应用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。

已有研究显示,生物质炭的添加可以刺激土壤微生物活动,从而影响微生物群落的特性及代谢酶活性。生物质炭良好的孔隙结构和较大比表面积,可以为土壤微生物的栖息提供空间,并为微生物逃避捕食者提供物理保护。研究得出,生物质炭的添加促进土壤微生物活性和生物量增加,并且随添加量水平提高,趋势更为明显;而其他研究则表明,添加生物质炭会引起土壤微生物生物量碳的含量降低。同时,土壤中不同微生物群体对生物质炭输入的响应可能存在差异。生物质炭制备原料来源,且具有绿色可持续发展的特点。在全球资源日益匮乏、环境污染问题日趋严重的,利用含碳量高的生物质废弃物原料制备生物质炭不仅避免了环境污染并可生成新的能源,也是一种废物资源化的良好途径。基于生物炭材料的优良吸附特性和丰富表面活性,其未来不仅再农业土壤改良和质量提升方面大有可为,在水体环境改善和污染治理、烟气净化、环境功能材料等方面也有巨大的应用潜力。
生物质炭的施用还可以加深土壤颜色,增强土壤吸热能力,从而提高土壤温度。大部分生物质炭含有大量的灰分元素而呈碱性,作为土壤改良剂施用后,可以降低土壤氢离子和交换性阳离子水平,从而提高土壤pH值,其效果因生物质炭本身的酸碱度和土壤pH缓冲能力而异。生物质炭对土壤CEC的改变程度往往受到土壤类型、生物质炭性质及其在土壤中存在时间长短的影响。生物质炭的施用不仅能够影响土壤中碳氮的循环过程,而且会对土壤中其他营养元素的状态产生作用。研究发现,生物质炭本身即含有大量的磷素组分,并且有效性较高,输入土壤后可以增加有效磷的含量。以往研究还表明,生物质炭的施用可以增加土壤中K、Ca和Mg等盐基离子的含量。秸秆生物质炭可以吸附并稳定土壤中的营养物质,提高土壤肥力。

生物质炭可以改良土壤:生物炭多孔状、容重低、粘性小,能够降低粘质土壤的容重和硬度,改善土壤板结,提高土壤的透气性。生物炭可以增深土壤颜色,增加土壤吸热能力,进而提高土壤温度,促进农作物生根发芽。生物炭具有优良的吸附和持水能力,能够稳定和增加土壤团聚体,改良沙土质贫瘠土壤,增加持肥持水能力。生物炭能够改良土壤的酸碱度,改善土壤墒情。生物炭能够改善土壤微生物生长环境,提高微生物丰度,促进微生物对矿物分解和多糖分泌,提高土壤肥力。生物炭能够束缚土壤中的重金属和有毒物质,净化和吸收污染物,避免它们进入植物体,并且可以抑制土壤病虫害繁衍累积,对改善农作物品质有较好效果。生物质炭的添加可以刺激土壤微生物活动,从而影响微生物群落的特性及代谢酶活性。油菜生物质炭
生物质炭的添加对土壤质地、土壤性质以及土壤微生物群落等产生巨大的影响,并影响土壤原有机碳的矿化速率。山东树苗生物质炭怎么培养
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。山东树苗生物质炭怎么培养