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。云南科研用生物质炭技术的应用

生物炭密度低,呈碱性,吸水能力大。1克生物炭可吸4克左右水。11年连续每年施用12t/ha玉米秸秆炭,土壤容重从不施生物炭的1.06gcm-3降低到0.73gcm-3,田间持水量(waterholdingcapacity)从50%增加到78%,田间土壤水分含量从26%提高到37%。不同于大量一次施用生物炭,连续11年每年施用12t/ha生物炭对土壤pH没有明细影响。降低了土壤有效态铁(Fe)、锰(Mn)和铜(Cu),但增加了有效锌(Zn)含量。增加了土壤总碳、易氧化碳和可溶性有机氮含量。连续11年每年施用2.4t,6t和12t/ha使土壤饱和导水率增加了14%,31%和55%,土壤阳离子交换量(cationexchangecapacity-CEC)分别增加了5.76到20.35%。CEC的增加对提高土壤K+,NH4+吸持量具有重要意义。理论上计算,每增加CEC1cmolkg-1,可增加K+吸持0.68t/ha,或NH4+吸持0.25t/ha。生物炭还能降低土壤比较高温,提高土壤比较低温,减小土壤温度变幅。上海小麦生物质炭用途是什么生物炭的多孔性、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。

在2005年前后,随着巴西亚马逊流域考古发现黑土(blackearths,或terrapretadeindio(葡萄牙语)比周围临近土壤具有更高的碳含量和产量,生物炭逐渐引起了人们的兴趣。巴西亚马逊黑土主要有原住民烧烤后留下的木炭逐年累积而成。生物炭大剂量一次施用还是低剂量多年施用,目前还没有明确答案。研究结果表明大剂量一次施用效果会持续2-3年时间,但如果超过80-120t/ha可能会造成作物减产;而低剂量多年累积施用量即使达到144t/ha,仍能显著提高小麦产量。主要原因可能是大剂量一次施用会急剧改变土壤理化性质,如pH。生物炭中含有焦油,焦油对作物生长有害。而低剂量多年施用进入土壤的焦油会被微生物分解,过多的碱性物质也会被雨水淋洗掉,就不会引起土壤理化性质的急剧变化和过量的焦油。
生物质炭对作物产量的影响机制主要包括以下3个方面:(1)pH效应,生物质炭在酸性土中可以提高土壤pH,降低铝毒;(2)养分效应,生物质炭本身含有一些可利用的矿质养分如P、K、Ca、Mg,能增加土壤肥力和作物养分吸收;(3)结构效应,生物质炭本身具有多孔结构,可以极大缓解土壤压实,增加田间持水率,从而利于作物根系的下扎和对水分的吸收。同时,生物质炭具有较大的比表面积,并含有带负电的官能团,能有效提高低CEC土壤的保肥性。生物质炭具有多孔结构,提供了大量的吸附位点,能够高效吸附重金属离子。

. 生物质炭基肥是将生物质炭与氮、磷、钾等化学肥料按照一定比例混合后造粒制成,可以替代化肥施用,同时增施了有机质。生物质炭基肥的施用量等同于化肥,施用成本与普通复合肥相当,对消费者来说有很强的竞争力。2017—2018年期间,我们在北方粮食主产区进行了生物质炭基肥肥效的田间示范试验,共有150个试验点,包括玉米、水稻、小麦、大豆等15种作物。结果显示,与普通复合肥相比,生物质炭基肥施用下,各种作物的增产幅度为0.5%~33.3%,其中小麦增产比较高(平均10.8%),其次是水稻(9.8%),大豆和玉米分别增产6.8%和5.3%。2017年,生物质炭基肥农业部行业标准出台。尽管科学试验已经证实生物质炭基肥有较好的增产增效减排效果,但作为一种新型肥料,生物质炭基肥替代化肥尚需要解决市场机制问题。我们的生物质炭产品可以用于土壤修复、土壤培肥等项目,帮助改善土壤环境质量。宁夏水稻生物质炭培养方法
我们的生物质炭是由秸秆等农作物废弃物制成,能够有效利用农作物废弃物资源。云南科研用生物质炭技术的应用
生物炭具有高的吸附能力。生物炭的孔隙结构能降低土壤容重、降低土壤密度,生物炭具有较大的比表面积和较高表面能,有结合重金属离子的强烈倾向,因此能够较好地去除溶液和钝化土壤中的重金属。李力等的镉去除实验中BC350和BC700两种玉米生物炭的比表面积分别为7.72m2/g和120m2/g,结果显示BC700对Cd(Ⅱ)的吸附容量大于BC350,解吸率远小于BC350,吸附效果更好;刘玉学等研究比表面积为81.8m2/g、总孔容积为0.080cm3/g的稻秆炭和比表面积189.6m2/g、总孔容积为0.175cm3/g的竹炭对小青菜及其土壤的影响,结果显示生物炭的施入能降低土壤容重。云南科研用生物质炭技术的应用