生物炭在农业中的运用

课程名称：化学前沿

题目：生物炭在农业中的运用学院：化学与化工学院

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目录

摘要 (3)

关键词 (3)

Abstract. (3)

Key words (3)

前言 (3)

1、生物炭的生产原料 (4)

2、生物炭的生产过程及其理化特性 (4)

3、生物炭对土壤的作用机理。 (5)

3． 1 生物炭对土壤物理性质的影响 (5)

3． 1． 1 生物炭对土壤容重的影响 (5)

3． 1． 2 生物炭对土壤孔隙度的影响 (6)

3． 1． 3 生物炭对土壤水分的影响 (6)

3． 2 生物炭对土壤化学性质的影响 (7)

3． 2． 1 生物炭对土壤pH 的影响 (7)

3． 2． 2 生物炭对土壤阳离子交换量的影响 (8)

4、生物炭对土壤污染物环境风险的消减作用 (9)

4.1生物炭对土壤中N、P的持留 (9)

4.2生物炭对土壤中重金属的吸附和固持 (9)

5、生物炭在农业上应用的模式 (10)

5.1炭基有机肥模式 (10)

5.2炭基有机-无机复混肥模式 (10)

5.3改良土壤的模式 (11)

5.4土壤重金属污染治理的模式 (12)

6、生物炭在农业生产上的应用价值分析 (13)

7、发展与展望 (13)

8、参考文献。 (14)

生物炭在农业中的运用

摘要

生物炭(Biochar)是在限氧或隔绝氧的环境条件下，通过高温裂解，将小薪柴、农作物秸秆、杂草等生物质经炭化而形成的，是一种碳含量极其丰富的炭。这种由植物形成的，以固定碳元素为目的的炭被科学家们称为“生物炭”。生物炭作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂备等运用越来越广。其农用的效益是多元化的，将生物炭农用已作为当前农业的重要课题。

关键词：生物炭、性质特点、农业、改良、应用现状、发展前景

Abstract: Biochar is an insoluble solid matter with high aromatization produced by biomass pyrolysis in completely or partially hypoxic conditions. In recent years，biochar is widely used in agriculture as a soil amendment and controlle release carrier for fertilizers. In order to boost the study and utilization of biochar in agriculture，this study summarized the factors that affect properties of biochar and its effects on soil physical and chemical properties，amount of microorganisms in soil，and growth and yields of crops. The fu-ture research issues were also suggested.Biochar has showed important roles in controlling non-point source pollution, improving soil quality, increasing soil production, alleviating climate changes, and maintaining agro-ecosystem sta-bility. The prospect of biochar industrialization and development in China was also proposed.

Keywords:Biochar;Character;Agriculture;Improvement;Application

status;Development prospect

前言

作为农业大国的中国，年产作物秸秆8×108 t以上[1]，而以作物秸秆为主的广泛存在的生物质Cbiomass)是制备生物质炭(biochar)的主要原料。生物质炭是由生物质在完全或部分缺氧的条件下经热裂解、炭化产生的一类高度芳香

化、难溶性的固态物质团。根据原料的来源不同，生物质炭分为木炭、竹炭、秸秆炭、稻壳炭、动物粪便炭等.门。通常认为，生物质炭属于黑炭(black carbon)范畴的一种，而黑炭包含了生物质略微炭化到燃烧后黑烟颗粒的炭化物质，其对全球碳循环所起作用较大[2]。近年来，用生物质热裂解生产生物质炭己成为农业研究的热点之一，而且由于在生产过程中消耗了大量生物质资源，因此生物质炭有助于我国庞大的秸秆资源的有效利用。国内外现有的研究表明，当生物质炭施入土壤后，其在封存碳的同时，还可以改善土壤理化性质、提高土壤肥力、促进作物生长，从而提高作物产量。生物质炭的最佳施用范围因土壤类型和性质、作物种类、土壤肥力状况和矿质肥管理而变化。生物炭的运用显得越来越重要，然而，目前对生物质炭的农用研究仍存在不足，有待进一步深入开展。

1、生物炭的生产原料

利用耕地种植用于生产生物炭的原料作物或营造速生林作为生物炭生产原

料的思路，在生物炭研究的初期一度很盛行，但这种做法很快受到大家的质疑，因为集约化种植作物或造林会加快土壤肥力耗竭，甚至会加快地球荒漠化。然而，近年来大家开始重视以废弃生物质（如植物秸秆）作为生物炭生产原料的思路，许多科学家致力于研究废弃生物质生产生物炭的技术及设备。废弃生物质包含初级农林生产剩余物，如农作物秸秆、穗芯、种皮、种壳、果皮、果核、木工木屑、林木采伐废枝、果树修剪及换代枝条等；农林次级剩余物，如甜菜渣、甘蔗渣、果渣（如苹果、梨、桃、草莓等果渣及猕猴桃、葡萄籽和皮等），葵花粕、棉籽粕、大豆粕、菜籽粕、造纸黑液等；生物利用及转化废弃物，如发酵渣（沼气渣、味精渣、酒糟（高粱渣、大麦渣））、畜禽粪便、菌菇栽培废基质等。据初步统计，全球废弃生物质资源量可达 1400 亿t，资源丰富，可谓取之不尽。尽管废弃生物质的收集及运输都有点困难，但是大型养殖场、榨汁厂（如甘蔗糖厂、果汁厂）及易于长距离运输的废弃生物质完全可以利用固定厂房热裂解，零散及难以长距离运输的废弃生物质资源热裂解则利用热裂解移动设备。用废弃生物质生产生物炭不但可以获得生物炭，还可以获得生物能源或化学品，使废弃生物质附加值得到提高，有利于对废弃生物质的利用和管理，有助于解决废弃生物质弃置、焚烧、随意排放的环境污染问题。

2、生物炭的生产过程及其理化特性