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【目的】探究不同原料、炭化温度和生物质炭不同组分对植物生长的影响,进而揭示生物质炭的增产机制。【方法】分别以木屑和玉米秸秆为原料,在350、450、550℃下裂解得到生物质炭。采用热水浸提法将生物质炭中的可溶性组分（浸提液）与难溶性组分（炭骨架）分离。通过盆栽试验,研究不同生物质炭及组分对小白菜生长的影响。【结果】添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下,小白菜地上部生物量平均为16.1 g/盆,显著高于添加木屑生物质炭及其各组分（13.0 g/盆）和对照处理（13.5 g/盆）。与地上部生物量类似,添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数等形态学指标较木屑生物质炭和对照处理显著改善。添加炭骨架处理下小白菜地上部生物量平均为16.5 g/盆,较添加原状生物质炭和浸提液分别提高26.9%和17.9%。添加炭骨架处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数较添加浸提液处理分别提高64.1%、51.1%、38.3%和80.0%。不同炭化温度裂解得到的生物质炭对小白菜地上部生物量和根系生长无显著影响。与添加原状生物质炭处理相比,添加炭骨架处理下小白菜地上部氮含量提高25.9%,而磷和钾含量分别降低39.7%和14.1%。添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下土壤pH、有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量较添加木屑生物质炭处理分别提高0.1个单位、20.3%、19.1%、29.1%和189.2%。与添加原状生物质炭相比,添加生物质炭骨架处理下土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别降低14.6%、6.6%、41.3%和55.1%,土壤pH升高0.13个单位;而添加生物质炭浸提液处理下土壤有机碳、全氮和速效磷含量分别降低49.8%、18.9%和24.2%,土壤pH和速效钾含量无显著变化。相关分析表明,不同处理下小白菜地上部生物量与根长、表面积、平均直径、根体积、根尖数等根系形态指标和土壤pH呈正相关,与小白菜地上部磷含量呈负相关。【结论】生物质炭制备原料和组成是影响植物生长的重要因素,玉米秸秆生物质炭较木屑生物质炭有更好的增产效果;玉米秸秆生物质炭经热水浸提后再添加至土壤中有更好的增产效果。生物质炭中可溶性组分对根系生长的促进作用是生物质炭增产的主要机制,而可溶性组分对根系促生作用与原料、制备温度和其本身物质组成密切相关。 相似文献
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生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质.目前关于生物炭农用效果的研究侧重于微生物生态方面,施加生物炭对土壤微生物的影响与生物炭性质及土壤环境条件有关.综述了生物炭与土壤微生物之间存在的直接和间接相互作用:一方面,微生物可直接矿化生物炭;另一方面,施加生物炭后土壤环境变化又间接影响微生物. 相似文献
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生物质炭在土壤中的降解特征 总被引：6，自引：0，他引：6
添加生物质炭至土壤中进行室内培养试验,模拟研究生物质炭在土壤环境中的降解特征.结果表明:生物质炭在土壤环境中有较高的稳定性,其降解的半衰期约为玉米秸秆等普通植物生物质的20多倍,但生物质炭在土壤中的稳定性低于活性炭;生物质炭的稳定性与其本身的化学组成有关,随含碳量的增加而增加;淹水条件比非淹水条件下生物质炭具有更高的稳定性,说明在水田中施用生物质炭更有利用于土壤碳的固定,具更高的增碳效果;由生物质炭引入的黑碳物质在土壤中随培养时间的延长,其颗粒逐渐变小,由轻组分逐渐向重组分转化. 相似文献
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虾壳生物炭对Cd-As复合污染土壤修复效应及土壤可溶性有机碳含量的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
为探究虾壳生物炭对Cd、As复合污染土壤的修复效果和作用机制,将小龙虾壳厌氧热解制备成生物炭,通过土壤静态培养实验,在广东酸性和新疆碱性Cd、As复合污染土壤中添加不同剂量的虾壳生物炭(质量比为0.5%、1%和3%),研究虾壳生物炭对土壤理化性质、Cd-As有效性和形态分布特征的影响,同时分析其对土壤可溶性有机碳的影响。结果表明:施加虾壳生物炭可显著提高土壤pH、有机碳、碱解氮、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、全氮和全磷含量(P0.05),增幅随生物炭添加量的增加而增大。与不加生物炭的对照相比,添加0.5%～3%虾壳生物炭可使酸性土壤有效态Cd含量显著降低15.76%～26.50%,却使有效态As含量增加11.64%～24.53%;而生物炭添加可显著降低碱性土壤中有效态As、Cd含量(P0.05),降幅分别为3.51%～8.12%和4.43%～28.90%。在土壤As、Cd形态分布上,添加虾壳生物炭增加了土壤中钙结合态As的比例,促进了土壤Cd由可交换态向残渣态转化。此外,添加虾壳生物炭显著提高了土壤可溶性有机碳含量,且土壤可溶性有机物的紫外光区吸收强度和芳香化程度有所增强。研究表明,虾壳生物炭可降低碱性土壤中Cd、As有效性,同时提高土壤养分含量,是一种绿色可持续的土壤钝化修复材料,具备碱性土壤Cd、As复合污染修复的潜在应用价值。 相似文献
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【目的】探究施用硅肥和生物质炭对毛竹Phyllostachys edulis人工林土壤水溶性硅、生物可利用硅、有机结合态硅、铁锰氧化物结合态硅、无定形硅(生物成因和成土成因)、总硅质量分数的影响;分析土壤水溶性硅与土壤活性硅组分和土壤特性之间的关系。【方法】遵循析因试验设计,共4个处理,分别为对照(S0B0)、施用硅肥450 kg·hm-2(S1B0)、施用生物质炭10 t·hm-2 (S0B1)、硅肥和生物质炭配施(S1B1)。【结果】硅肥提高毛竹林土壤中生物可利用硅和铁锰氧化物结合态硅。生物质炭增加无定形硅库(主效应)。硅肥和生物质炭配施提高了土壤水溶性硅。硅肥、生物质炭添加和土层深度均改变土壤活性硅组成,促进它们之间的相互转化。土壤有机碳质量分数与土壤活性硅组分存在极显著正相关(P=0.002)。此外,硅肥添加可直接和间接提高土壤水溶性硅,介导土壤硅组分之间转化,... 相似文献
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生物质炭对土壤重金属污染修复作用的研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
土壤重金属污染危害大、隐蔽性强、治理难度大和修复时间长,与农产品安全问题存在密切联系,严重影响人体健康;生物质炭具有孔隙度丰富、比表面积大的特点,可提高土壤的物理、化学和生物特性,已广泛应用于土壤重金属污染的修复。为同类研究及生物质炭在土壤重金属污染修复上的应用提供参考,介绍了生物质炭的表面结构特征,从吸附沉淀、迁移能力、改变化学形态及生物有效性和降低作物吸收量等方面概述了生物质炭对土壤重金属污染修复作用的研究进展,并展望了未来的研究方向。 相似文献
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生物质炭对土壤中重金属形态和迁移性的影响及作用机制 总被引：1，自引：1，他引：0
《浙江农林大学学报》2017,(3)
生物质炭是生物质原料在缺氧条件下经高温裂解而成的一种固体产物,它们在土壤重金属污染修复中的应用是当前环境研究的热点之一。对目前生物质炭研究的进展进行了综述,阐明了生物质炭施入土壤可通过物理吸附、离子吸附、离子交换、沉淀络合等交互作用机制,显著降低土壤重金属的有效态,减少它们在环境介质中的迁移性,从而降低土壤重金属的生物毒性。但是生物质炭的研究仍然存在许多问题,特别是如何增强它们在土壤环境中对重金属离子钝化的稳定性、长效性以及生物质炭—土壤—作物—人体健康风险一体化研究等方面,仍需要持续深入研究。 相似文献
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为探究生物炭可溶性组分与土壤矿物的交互作用,进而从矿物角度揭示生物炭在土壤中的稳定机制,以水稻秸秆为生物质原料制备不同炭化温度的生物炭(RS300、RS500和RS700),选用高岭石、蒙脱石和伊利石3种土壤矿物,开展土壤矿物与生物炭可溶性组分的吸附结合实验。结果表明:随生物炭可溶性组分碳浓度的升高,土壤矿物对其吸附量逐渐增加,3种土壤矿物的吸附量顺序总体为蒙脱石>伊利石>高岭石,这与土壤矿物的自身结构直接相关。高岭石、蒙脱石对生物炭可溶性组分的结合机制以范德华力为主,其贡献比例分别为3.4%~87.0%和32.0%~82.0%;而伊利石与RS300可溶性组分的吸附结合作用以Ca2+架桥为主(贡献比例为60.4%~70.6%),与RS500和RS700可溶性组分的结合以范德华力为主(贡献比例分别为18.7%~65.0%和53.0%~67.6%)。经综合对比分析,RS500通过与蒙脱石的交互结合,最大程度上抑制了可溶性组分的溶解,有利于更好地发挥生物炭的固碳减排优势。 相似文献
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生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质。生物炭能够影响微生物参与的与土壤有机碳
库周转相关的生物地球化学循环过程。生物炭对土壤有机碳和微生物的影响与生物炭性质、施加量、土壤环境条
件有关,各研究结论并不一致。一些研究指出施加生物炭可以增加土壤有机碳抵抗微生物降解的稳定性,降低土
壤有机碳的矿化速率,具有良好的固碳潜力。然而也有很多学者报道了施加生物炭对土壤微生物性质产生有益的
影响,如增加土壤微生物生物量和活性,从而显著提高土壤有机碳的矿化速率。在综述生物炭对土壤本身有机碳
分解、土壤有机碳活性和稳定性、土壤团聚体及其稳定性、土壤微生物生物量和活性、土壤微生物群落结构影响
的基础上,提出未来的研究需要综合考虑生物炭还田可能带来的潜在环境效益和风险。 相似文献
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近年来,生物炭因其在环境中的高稳定性以及固碳减排功能,成为国内外的研究热点。然而,生物炭并不是完全惰性的,它的稳定性与其化学结构和所处的环境体系密切相关。为探究生物炭在土壤矿物质作用下的稳定性和固碳潜能,本文通过分析生物炭与土壤矿物质中无机离子的相互作用机理、生物炭与矿物质颗粒团聚过程,系统论述了土壤矿物质对生物炭稳定性的影响。土壤矿物质无机离子可与生物炭发生络合、阳离子桥联、沉淀和静电吸引等相互作用形成有机-矿质复合体,矿物质颗粒成分可与土壤有机质和生物炭等发生团聚,这两种形式为生物炭提供物理保护,提高生物炭的化学稳定性。生物炭在团聚体中的分布会随时间变化:前期主要存在于粉+黏团聚体,后期主要分布于微团聚体和大团聚体。团聚体的形成将限制微生物的数量与类群、降低生物炭与微生物接触概率、减缓微生物降解利用生物炭的速率,进而增强生物炭的生物稳定性。 相似文献
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生物质内源矿物对热解过程及生物炭稳定性的影响 总被引：3，自引：2，他引：1
选用花生壳和牛粪两种富碳生物质,通过酸洗去矿和外加典型矿物的方法,在热重分析仪中模拟热解过程,探讨矿物对热解行为的催化效应;通过元素分析计算碳保留;通过K_2Cr_2O_7化学氧化以及拉曼光谱考察矿物对生物炭稳定性的影响。结果表明:内源矿物对生物质热解中的分解温度有显著催化效应,将碳骨架的主体分解温度从250~400℃降低到200~350℃;花生壳中典型矿物为KCl,牛粪中为CaCl_2;矿物CaCl_2对牛粪的分解催化效应比KCl对花生壳的催化效应更显著。生物质去矿后,热解过程中碳保留率并未发生显著变化,但生物炭产物中碳稳定性提高。K_2Cr_2O_7氧化实验表明,去矿花生壳和去矿牛粪制备的生物炭碳稳定性比原始生物质制备的生物炭分别增加了52.7%和30.6%;通过拉曼光谱观察碳结构,发现生物质去矿后制备的生物炭有序化增强(ID/IG减小),说明矿物质使生物炭更易产生晶格缺陷,对产物稳定性有负面作用。因此,生物质内源矿物的存在,在热解时催化碳分解,使得生物炭碳结构更无序化,降低产物稳定性,但对过程中碳保留率的影响不显著。 相似文献
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为探究生物炭对发酵过程理化特性、水溶性有机物（DOM）组分以及重金属形态变化的影响机制，以猪粪和秸秆为原料，添加不同比例生物炭作为钝化材料开展好氧发酵试验。结果表明：发酵结束后生物炭添加量为0、5%、15%和25%处理的腐殖质类物质分别增加了22.69%、24.49%、25.32%和25.45%；各处理对重金属Cu、Zn、Pb、Cd的钝化效率分别为25.80%~47.00%、16.73%~31.34%、31.81%~57.68%和20.00%~71.47%，均使活性相对较高的吸附态向较为稳定的络合态和沉淀态转化；DOM组分、温度、pH、EC和含水率变化对重金属形态均有较大影响，其中富里酸和胡敏酸对可交换态Cu、Zn、Cd和Pb的影响显著，胡敏酸对重金属的络合起主要作用，pH对促进生物炭与重金属离子交换、共沉淀及重金属配合物的稳定性等具有较大的影响。研究表明，在猪粪好氧发酵过程中添加生物炭可促进DOM组分中的富里酸向胡敏酸转化，进而提高了腐殖质的稳定性和重金属的钝化效率。 相似文献
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不同秸秆生物炭对红壤性水稻土养分及微生物群落结构的影响 总被引：37，自引：6，他引：31
【目的】研究不同秸秆转化生物炭对红壤性水稻土养分含量及微生物群落结构的影响差异,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以水稻和玉米秸秆300℃、400℃和500℃裂解得到的生物炭为添加材料,以发育于第四纪的红壤性水稻土为供试土壤,通过135 d室内培育试验,研究秸秆生物炭添加对红壤性水稻土pH、有机碳和养分含量、土壤微生物生物量碳（MBC）的影响,及其对磷脂脂肪酸（PLFA）表征的微生物群落结构的影响。试验共设7个处理：对照（CK）、添加水稻秸秆炭300℃（RB300）、400℃（RB400）、500℃（RB500）和添加玉米秸秆炭300℃（CB300）、400℃（CB400）、500℃（CB500）。【结果】物料类型和制备温度因素显著影响裂解得到生物炭材料的养分含量和化学性质。培育试验表明,两种秸秆生物炭的添加,平均提高土壤pH值0.16个单位;土壤有机碳、速效磷和速效钾水平,分别比对照增加26.1%、20.6%和281.8%。水稻秸秆炭对土壤速效钾水平促进作用较大,而玉米秸秆炭则主要增加速效磷含量。低温裂解秸秆炭（300℃）的添加,并没有显著影响土壤碱解氮和无机氮含量;而添加RB500和CB500处理的碱解氮分别比对照低10.4%和8.1%,硝态氮含量分别比对照高63.6%和100.7%（P＜0.05）。添加生物炭处理,微生物生物量碳和磷脂脂肪酸总量平均比对照增加63.4%和47.5%,但添加300℃秸秆炭处理与对照差异不显著;两种秸秆炭的输入均可以增加革兰氏阴性细菌（G-）、革兰氏阳性细菌（G+）、放线菌和真菌的含量,且不同制备温度处理间的差异表现为300℃＜400℃＜500℃。主成分分析表明,水稻秸秆炭对土壤微生物群落结构的影响较玉米秸秆炭更为显著;不同温度水稻秸秆炭间,群落结构差异明显,而不同温度玉米秸秆炭间没有区分开来。典范对应分析结果表明,生物炭添加可以通过改变土壤性质,间接影响微生物群落结构;其中,土壤速效磷、有机碳和速效钾含量与土壤微生物群落分布显著相关。【结论】水稻和玉米秸秆炭均可以改良红壤性水稻土的酸度,提高土壤养分含量和微生物量水平;两种秸秆炭的添加均改变了土壤微生物群落结构,其中以水稻秸秆炭的影响更为明显。 相似文献
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生物质炭在农业上的应用 总被引：4，自引：0，他引：4
生物质炭是由生物质在完全或部分缺氧的条件下经过热裂解、炭化产生的一类高度芳香化、难溶性的固态物质。近年来,生物质炭作为土壤改良剂、肥料缓释载体在农业上的应用越来越广泛。为促进生物质炭在农业上的研究及应用,从生物质炭性质的影响因素,生物质炭对土壤物理性质、化学性质和微生物的影响,以及生物质炭对作物生长和产量的影响等方面进行了阐述和分析,并提出未来生物质炭在农业应用方面的研究方向。 相似文献
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Renewable chemical commodity feedstocks from integrated catalytic processing of pyrolysis oils 总被引：1，自引：0，他引：1
Fast pyrolysis of lignocellulosic biomass produces a renewable liquid fuel called pyrolysis oil that is the cheapest liquid fuel produced from biomass today. Here we show that pyrolysis oils can be converted into industrial commodity chemical feedstocks using an integrated catalytic approach that combines hydroprocessing with zeolite catalysis. The hydroprocessing increases the intrinsic hydrogen content of the pyrolysis oil, producing polyols and alcohols. The zeolite catalyst then converts these hydrogenated products into light olefins and aromatic hydrocarbons in a yield as much as three times higher than that produced with the pure pyrolysis oil. The yield of aromatic hydrocarbons and light olefins from the biomass conversion over zeolite is proportional to the intrinsic amount of hydrogen added to the biomass feedstock during hydroprocessing. The total product yield can be adjusted depending on market values of the chemical feedstocks and the relative prices of the hydrogen and biomass. 相似文献
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生物炭和猪粪肥对铜污染土壤中蕹菜生长及铜形态的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
采用盆栽试验研究了5%质量的生物炭、5%猪粪肥单独或联合施用于外源Cu污染(0、200、400 mg·kg~(-1))土壤,对蕹菜生长和5种形态Cu含量(Tessier提取法)的影响。结果表明:在养分含量不高的Cu污染红壤中,施用猪粪肥能够显著提高蕹菜生物量(平均比CK提高56.4%),并促进蕹菜对Cu的吸收和累积;施用生物炭能降低蕹菜含铜量(平均比CK降低21.1%);单施猪粪肥或联合施用(5%猪粪肥+5%生物炭)的蕹菜含铜量比对照(CK)分别增加了40.2%、31.7%(200 mg·kg~(-1))和27.5%、38.8%(400 mg·kg~(-1));未添加外源Cu污染时,土壤中铜的有机结合态铁锰氧化态碳酸盐结合态可交换态;各形态Cu含量随处理不同差异显著,其中单施猪粪肥的土壤中可交换态和有机物结合态Cu、单施生物炭的土壤中有机物结合态Cu、二者混施的土壤中碳酸盐结合态和有机物结合态Cu与其他形态Cu含量相比均有明显增长的趋势。联合施用猪粪肥及生物炭处理的蕹菜生物量虽比单施猪粪肥的蕹菜生物量略有降低,但与单施猪粪肥相比,钝化土壤重金属的作用明显。 相似文献
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生物炭制备及其稳定性估测方法研究进展 总被引：1，自引：1，他引：0
生物炭作为缓解气候变化策略的理想热解产物,投入土壤后可以存留成百上千年,其正效应表现在提高作物产量、增强土壤肥力和土壤持水性能等方面。本文从近期国内外生物炭研究文献出发,研究筛选关于生物炭制备方法及其特殊稳定性的文献资料,最终从各异的环境条件、生产原料角度推出估算生物炭(生物炭碳素)稳定性3种方法,即间接测量法、直接测量法和分子特性法。指出生物炭源因热解速率、热解温度和缺氧程度的广泛性,生产出来各种生物炭类型的稳定性需要建立新机制评估,以便多角度去评价生物炭生产和改良土壤的前景和限制性。 相似文献