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1.
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
2.
热解温度和时间对马弗炉制备生物炭的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为总结马弗炉制备生物炭的经验和明晰热解温度和时间对生物炭性质的影响,以玉米秸秆为原料,在不同热解温度(400,500,600℃)和时间(2,3,4,6,8h)交叉条件下,在实验室用马弗炉烧制生物炭,计算生物炭的产率,测定其碳和氮含量,并总结利用马弗炉制备生物炭的经验。结果表明:不同热解条件下,生物炭的产率为11.2%~32.1%,生物炭的碳含量为60.9%~77.3%,全氮含量为1.1%~2.8%,C/N为23.5~71.6。随着热解温度的升高,生物炭的产率降低,400℃时为20.5%~32.1%,500℃时为12.6%~19.4%,600℃时为11.4%~16.8%。随着热解时间的延长,生物炭的产率有降低的趋势。生物炭的碳含量随热解温度升高而增加(400℃时为60.9%~63.2%,500℃时为62.6%~71.8%,600℃时为66.3%~77.3%),随热解时间呈无规律变化。生物炭的全氮含量及C/N随热解时间和温度的变化没有明显的规律。对马弗炉制备生物炭的建议为:(1)烧制生物炭时,使用锡箔纸包裹坩埚外壁,可以防止秸秆被烧成灰,使生物炭的产率保持稳定,但是锡箔纸不可重复使用;(2)热解温度不要超过700℃,当超过700℃时,部分秸秆会被烧成灰,生物炭的产率很低;(3)烧制结束后,关闭马弗炉电源,待炉内温度降低后,再打开炉门,这样可以避免高温生物炭与冷空气的接触。综上所述,马弗炉热解是实验室较低温度下(小于700℃)制备生物炭的一种有效方法。 相似文献
3.
[目的]探讨热解温度对制备不同类型秸秆生物炭及其吸附去除Cu~(2+)的影响。[方法]以玉米、水稻、芝麻3类秸秆为原料于400~700℃热解炭化制备生物炭,探讨热解温度对秸秆生物炭的结构官能团、比表面积、孔径分布等结构及理化性质的影响,并评价生物炭对Cu~(2+)的吸附性能。[结果]生物炭的pH和比表面积随热解温度的升高而逐渐增大,而产率却逐渐稳定,其中热解温度的变化对水稻和芝麻秸秆生物炭的影响更为明显;此外,生物炭对Cu~(2+)的吸附效率与生物炭的种类和热解温度有关,升高热解温度有利于提高生物炭对Cu~(2+)的吸附去除率,且水稻和芝麻秸秆生物炭的吸附效率明显高于玉米秸秆生物炭,其中700℃下热解所制备的水稻和芝麻秸秆生物炭对Cu~(2+)的去除率可达100%。[结论]该研究可为控制农业环境污染提供科学依据。 相似文献
4.
【目的】探究裂解温度对番茄藤蔓生物炭理化特性的影响。【方法】300℃、500℃和700℃下热解2 h制备生物炭,运用电镜扫描、元素分析仪和傅里叶变换红外光谱分析仪等手段,对番茄藤蔓生物炭的表面结构特征、元素及其他特性、表面官能团等进行综合分析。【结果】裂解法制备的番茄藤蔓生物炭呈碱性(pH值9.83～10.67),生物炭产率随裂解温度的升高而降低,灰分则相反。全氮含量以500℃时最低,300℃时最高,但固定碳含量、碳氮比(C/N比)均在500℃时含量相对较高,分别为51.42%和36.63。低温裂解时番茄藤蔓生物炭孔隙结构丰富,高温下裂解其孔隙被灰分及其熔融结构覆盖,孔隙度减小。热解温度的升高同时使生物炭芳香化程度增强,700℃高温热解时的傅里叶红外光谱图相较于300℃和500℃谱图吸收峰减少,尤其在500～800 cm-1的吸收峰明显减弱。【结论】热裂解改变了番茄藤蔓生物炭的理化特性和微观结构,综合考虑各因素,300～500℃下裂解2 h制备的番茄生物炭具有较好的性能和较高的效益。 相似文献
5.
《江苏农业科学》2016,(11)
研究了在不同温度下制备的3种芦苇生物炭的基本理化性质及表观性能,以及不同时间、初始溶液pH值、初始溶液Pb2+浓度下这3种生物炭吸附率的变化。结果表明:对于3种生物炭的制备,随着温度升高,生物炭产率降低,灰分升高,pH值升高;随着热解温度升高,芦苇生物炭的C、N含量随之增加,而O、H含量随之降低;BET比表面积、Langmuir比表面积、T-plot微孔比表面积、BJH吸附累积比表面积均表现为L500L700L300;从生物炭对氮气吸附的量上看,存在L500L700L300的规律;吸附试验表明,500℃下制备的生物炭L500的吸附效果最佳,最佳吸附条件是初始溶液pH值为6,吸附时间为150 min,吸附温度为25℃。 相似文献
6.
不同生物炭吸附乙草胺的特征及机理 总被引：3，自引：1，他引：2
研究了两种原材料(松树木屑和猪粪便)分别在7个温度条件下制备的14种生物炭对乙草胺的吸附,结果表明生物炭的理化性质随原料来源以及热解温度的不同会发生明显的变化。生物炭的总极性随着热解温度的升高而降低,同时芳香度和比表面积(CO2-SA)显著增加,生物炭样品的表面有机碳(OC)含量高于总体OC含量;猪粪便来源的生物炭(SWBs)的灰分含量显著高于松树木屑来源的生物炭(WDBs),这可能是导致SWBs对乙草胺的吸附能力大于WDBs的原因。生物炭的表面极性[(O+N)/C]和吸附能力lg K_(oc)之间呈正相关关系,表明表面极性官能团的氢键作用可能是控制低温WDBs(热解温度450℃)吸附乙草胺的主要因素;而高温生物炭(热解温度≥450℃)的芳香度和lg K_(oc)之间呈显著的正相关关系,说明高温生物炭对吸附乙草胺主要受芳香碳组分的影响。此外,吸附参数(非线性因子n和lg K_(oc))和OC标准化的比表面积(CO_2-SA/OC)之间的相关关系表明,孔填充效应可能是影响生物炭吸附乙草胺的主要作用之一。 相似文献
7.
【目的】我国烟草生产中产生的大量烟秆是一个亟待解决的问题，通过热解炭化技术处理制备成生物炭，并表征其理化特性，探求其吸附重金属Cd2+特性，从而为烟秆资源化利用需求途径提供数据支撑。【方法】以烟秆作为制备生物炭的原料，分别以300、400、500、600、700℃5个温度热解，通过多种表征技术手段、室内批量吸附试验和吸附动力学试验，研究热解温度、结构特性对Cd2+吸附的影响。【结果】不同温度热解烟秆生物炭的性状及对Cd2+吸附特征存在明显差异，热解温度从300℃提高到700℃时，pH从9.05增加到11.54;H、O、N含量及H/C、O/C及(O+N)/C的原子比例随热解温度的提高而降低，显现出高温热解的生物炭芳香结构更加复杂而稳定；低温烟秆生物炭的比表面积较大，但高温下表面孔隙结构更为发达。准二级动力学方程和颗粒内扩散方程能很好拟合不同温度烟秆生物炭对Cd2+的吸附过程，表明吸附是异质性化学吸附；高温热解烟秆对Cd2+吸附能力强，其表面丰富的孔隙结构可增强对Cd2+... 相似文献
8.
[目的]研究热解温度对滤泥生物炭性质特征的影响,为制糖废弃物处理提供参考依据.[方法]将滤泥置于200~600℃下热解制备生物炭,对生物炭进行工业分析、pH和元素含量测定,以及傅里叶红外光谱、扫描电镜、比表面积和碘值吸附分析.[结果]随着热解温度的升高,生物炭产率和挥发分含量下降、灰分含量上升,pH不断增加,表面的C-O和C-O-C等活性官能团及-CH3和-CH2逐渐消失,H/C、O/C和(N+O)/C的原子比降低,表明生物炭芳香性及稳定性增强,亲水性和极性减弱;生物炭的孔隙结构丰富,随着热解温度的升高,生物炭中孔隙数量增加,比表面积增大,孔径和孔容有所增加,对碘值的吸附能力持续上升,热解温度为500℃时,比表面积、孔容和对碘值吸附量均达最大值,分别为83.71 m2/g、0.027 m3/g和170.38 mg/g.[结论]在500℃下热解制备滤泥生物炭,其产率相对较高,结构更稳定,且比表面积及孔容最大,对碘的吸附效果最佳,可作为一种优异的吸附材料. 相似文献
9.
炭化温度和时间对不同废菌棒生物炭结构性质的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
《福建农业学报》2019,(10)
【目的】生物炭的表面性质与其表面的官能团密切相关,探讨不同制备条件对不同材料废菌棒生物炭结构特征的影响可为废菌棒的资源化有效利用提供依据。【方法】以海鲜菇、秀珍菇、银耳的废菌棒为生物质原料,采用限氧裂解法在不同温度(400、500、600、700℃)和不同时间(1.5、2.0、2.5、3.0 h)下制备生物炭,采用傅里叶红外光谱法(FTIR)对不同废菌棒生物炭结构性质进行表征。【结果】随着炭化温度的升高和炭化时间的延长,3种菌棒生物炭蛋白质中C=O、C-N、纤维素中C-O-C、脂肪烃中-CH_3和-CH_2基团的相对含量都随之减少;苯环中的C-H官能团相对含量随之减少,C-C官能团相对含量随之增大,且在700℃,炭化3.0 h条件下达到最大。在相同制备条件下,海鲜菇菌棒生物炭含氧官能团吸收峰峰强最强,银耳菌棒生物炭最弱;秀珍菇菌棒生物炭苯环CC吸收峰峰强最强,银耳菌棒生物炭最弱。【结论】随着炭化温度的升高和炭化时间的延长,生物炭中的蛋白质、多糖和脂肪酸等有机物质逐渐分解,烷基基团缺失,而芳香结构逐渐形成,在700℃,炭化3.0 h条件下生物炭结构最稳定。在3种菌棒生物炭中,海鲜菇菌棒生物炭对于重金属或有机污染物的吸附能力可能最强,秀珍菇菌棒生物炭施入土壤后固碳效果可能最好。 相似文献
10.
不同裂解温度对梨树枝条生物炭理化性质的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
[目的]本文旨在研究梨树枝条在不同温度下裂解所得生物炭的理化性质差异,确定适宜的制备生物炭温度范围,为梨树修剪枝条资源化利用提供新的途径。[方法]以粉碎梨树枝条为原料,在惰性气体包围下,在不同裂解温度(300～900℃)下制备生物炭,研究不同裂解温度对生物炭理化性质的影响。[结果]裂解温度由300℃上升到900℃,生物炭产率由61%显著降低到24%(P0.05),p H值由7.3显著上升到11.7(P0.05),生物炭中碳含量增加而氮含量显著降低,钾、钙、镁、硼、铁、铜等元素含量均先升高后保持稳定;阳离子交换量随温度的升高先显著下降后保持稳定。红外光谱分析表明随着裂解温度的升高,枝条内O—H和C—H键断裂,形成难降解的芳香烃类物质;扫描电镜分析表明生物炭孔隙度随着裂解温度升高而增加,温度越高,孔数量越多,比表面积越大,700℃下制备的生物炭比表面积相比300℃增加了50%;同时,比表面积及孔体积也随温度的升高而增加,吸附性增强。[结论]制备枝条生物炭时,将裂解温度设置为500～700℃时,元素含量相差不大,微孔和大孔数量基本达到最高水平,吸附性能达到最佳。 相似文献
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皇竹草生物炭的结构特征及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能 总被引：2，自引：0，他引：2
以皇竹草茎秆为原料,在限氧控温(300、500、700℃)条件下制备生物炭,研究该生物炭的结构特征及其对Cr(Ⅵ)的吸附行为。结果发现,随着热解温度的升高,皇竹草生物炭的产率下降,而灰分、p H呈上升趋势;电镜扫描(SEM)观察可见不同热解温度下所制备的生物炭结构相似,均具多孔和管状结构,但在700℃条件下所制备的生物炭相对300℃下制备的生物炭孔壁变薄,且孔壁有附着物,切面有突起结构。三种温度下制备的皇竹草生物炭对溶液中的Cr(Ⅵ)都具有较好的吸附作用,且500、700℃下制备的生物炭比300℃下制备的生物炭具有更好的吸附效果。在0~1 h之间,三种热解温度下制备的生物炭对铬的吸附量均随着时间的延长而快速增加,当吸附至1 h时,基本达到饱和状态,随后吸附量无明显变化。 相似文献
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《河南农业大学学报》2017,(1)
为了研究花生壳生物炭的特征,评价其农业与环境领域应用价值与潜力,该研究分别在300,500,700℃下制备花生壳生物炭,测定其基础理化性质,以期了解花生壳生物炭特征及其随热解温度的变化规律。将花生壳原料放入马弗炉中,达到目标温度后低氧炭化2 h,然后对处理后样品进行理化性质的检测。结果表明,随着热解温度的升高,生物炭产率逐渐下降,土壤阳离子交换量(CEC)含量降低;大量矿质元素随着热解温度的升高含量增加,在500~700℃过程中,增幅较大;微量矿质元素中,B元素无明显变化规律,其他元素均随着热解温度的升高而增加;随热解温度的升高,花生壳生物炭表面的碱性官能团数量增加,酸性官能团的数量降低,花生壳生物炭的pH值由酸性变成强碱性,花生壳生物炭芳香化程度升高,稳定性增强;花生壳生物炭的孔隙度在高温(700℃)条件下比较发达,微孔和中孔均在较高温度下比较丰富,且微孔比重高于中孔。 相似文献
13.
《江西农业大学学报》2018,(5)
针对愈发严重的水体重金属污染,通过灌溉重金属流入农田严重影响农产品质量安全的问题,以南方区域农业废弃物水稻秸秆(RSC)、谷壳(RHC)和中药渣(HRC)为原料制备生物炭,研究不同原料、不同热解温度(300,500,700℃)、不同热解时间(2,3,4 h)条件下制备生物炭的理化性质及其对重金属Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附效果。结果表明,热解温度对生物炭的理化性质及其对重金属Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附效果存在显著影响,而热解时间对其无显著影响。生物炭的灰分含量、pH和P含量均随着热解温度的升高而显著增加,产率和N含量显著降低;生物炭对重金属Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附量和去除率随着热解温度的升高显著提高;生物炭对重金属Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附量与其本身的灰分含量、pH以及P含量存在显著的正相关性。3种原料制备的生物炭对重金属Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附效果由大到小总体表现为:RSC、RHC和HRC,且对Cd~(2+)的吸附效果大于Cu~(2+)。综合来看,热解温度为700℃时制备的RSC对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附效果好,最大去除率分别达99.88%和99.14%。 相似文献
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不同温度制备香根草生物炭对Cd2+的吸附特性与机制 总被引：5，自引：4，他引：1
为探讨香根草生物炭对水溶液中Cd2+的吸附特性及机制,通过元素分析、BET-N2、Zeta电位、SEM-EDS、FTIR等分析手段对不同热解温度(300、500℃和700℃)下制备的香根草生物炭特性进行表征,并研究三种生物炭(BC300、BC500和BC700)在不同初始Cd2+浓度和吸附时间下的吸附行为。结果表明,随着温度升高,生物炭产率下降,灰分、pH和Zeta负电荷量上升;比表面积和孔体积增大,其中BC700的比表面积为227.04 m2·g~(-1),比原材料增大67.8倍。三种生物炭的吸附过程均符合Langmuir和Freundlich模型,而Freundlich拟合度相对较高(R2均大于0.98),最大吸附量顺序依次为BC700(92.65 mg·g~(-1))BC500(80.17 mg·g~(-1))BC300(76.29 mg·g~(-1))。当初始Cd2+浓度为20 mg·L~(-1)时,吸附平衡时间顺序为BC700(80 min)BC500(180 min)BC300(240 min),均符合准二级动力学模型(R2均大于0.98),以化学吸附为主。对比吸附前后的FTIR谱图,主要有-OH、C=O、C=C、C-O等官能团参与生物炭的吸附过程。结合SEM-EDS的结果分析,生物炭主要是通过表面静电吸附和络合作用去除溶液中Cd2+。三种生物炭中,BC700吸附性能最佳,原因可能是其具有较大的比表面积、较多的负电荷量和较多的官能团。 相似文献
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几种生物质热解炭基本理化性质比较 总被引：5，自引：1，他引：4
生物炭由生物质材料在无氧或缺氧条件下经高温裂解形成,是土壤改良和废弃物处理的良好改良剂。选取五种生物质原料(大豆秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、稻壳和松针,均为农林废弃物),经300、400、500、600和700℃热解2 h,测定其结构及理化性质。研究结果表明,生物炭炭化结构良好清晰;生物质形成生物炭在BET比表面积、T-PLOT微孔容积、p H和阳离子交换量值方面均随热解温度升高而升高,大豆秸秆和玉米秸秆比表面积在700℃时达到最高;平均孔径随热解温度升高有一定程度下降;700℃下水稻秸秆和稻壳形成生物炭具有最高硅含量。除松针炭外,其余各生物炭呈碱性。 相似文献
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热解温度是影响生物炭表面性质的重要因素。在250~450℃范围内制备玉米秸秆生物炭(CB)和杨木生物炭(PB)。采用X-射线光电子能谱仪对生物炭的表面元素进行分析,发现各元素含量随热解温度而变化,2种生物炭的变化规律不同。傅里叶变换红外分析表明,热解温度升高造成生物炭基团的变化,C=O基团增多,芳香性增强。研究生物炭在水中的氮磷释放行为发现,随着热解温度的升高,NH4+-N和NO3--N的释放呈现先增加后减少的趋势;CB的总磷释放有所增加,PB的总磷释放先增加后降低。不同热解温度的生物炭,其营养元素的释放速率在初期存在一定差别,释放过程在48 h内基本完成。生物炭的表面性质及氮磷释放行为与热解温度及生物质来源密切相关。 相似文献
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以蒙古栎人工林新鲜地表可燃物为原料,制备生物炭,研究其产率、元素质量分数、碳组分以及化学性质、速效养分、官能团类型。采用单因素方差分析、最小显著差异法(LSD)分析各指标组间差异性,为森林可燃物资源再利用提供新途径。结果表明：生物炭产率、去灰分净产率随温度升高而下降;但灰分质量分数、氢元素质量分数、氧元素质量分数、稳定性碳质量分数、pH则随温度升高而上升;不同炭化时间时,生物炭碳质量分数、不溶性碳质量分数、铵氮质量分数表现出不同的变化趋势。氮质量分数、阳离子交换量、硝氮质量分数、速效磷质量分数随温度升高呈先上升后下降趋势。与原生物质材料相比,生物炭电导率显著降低,但其随温度升高表现出缓慢上升趋势。生物炭表面的O—H基团随温度升高而降低,而C—H、—COO、Si—O—Si基团随温度升高逐渐消失,C—O—C、C＝C基团随热解温度升高呈先升高后降低趋势。制备过程中的不同温度、炭化时间均影响蒙古栎新鲜地表可燃物生物炭的理化性质,制备温度、炭化时间对各性质及官能团质量分数的影响不同,制备温度对生物炭理化性质影响较炭化时间更明显。 相似文献
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油菜饼粕生物炭制备过程中多环芳烃的生成、分配及毒性特征 总被引：5，自引：1，他引：4
以油菜饼粕为原料,在300、500、700℃下进行缺氧慢速热解,研究生物炭和生物油中PAHs(多环芳烃)的生成、分配及毒性特征。结果表明:PAHs的生成量随热解温度升高而逐渐减少,在300~700℃下热解后分配于生物炭和生物油中的PAHs含量分别为42.7~1 460.8μg·kg~(-1)和5 799.9~53 151.0μg·kg~(-1)。生成的PAHs以低环(2环、3环、4环)为主,其在生物炭和生物油中所占比例分别为97.4%~98.8%和97.8%~99.0%。97%以上的PAHs分配于生物油相,生物炭中PAHs的残留量较低。5环PAHs是生物炭和生物油中苯并[a]芘毒性当量浓度(TEQ_(BaP))的主要贡献者。较高温度条件下热解有利于降低PAHs的生成量及其潜在的致癌风险,可作为制备油菜饼粕生物炭的推荐工艺条件。 相似文献
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不同温度制备的水稻秸秆生物炭对稻田土壤固碳减排及微生物群落结构的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
《江苏农业学报》2019,(5)
通过田间水稻培养试验,采用静态箱-气相色谱法和高通量测序技术,研究了不同温度条件下制备的生物炭施用对稻田作物产量及土壤中CO_2、CH_4、N_2O排放通量以及累积排放量的影响,以及对土壤微生物群落结构的影响。试验设置4个处理:对照(CK)、施用300℃制备的生物炭(DY-300)、施用500℃制备的生物炭(DY-500)、施用700℃制备的生物炭(DY-700)。结果表明,与对照相比,各生物炭处理CH_4、N_2O累积排放量削减,生物炭的施入优化了土壤微生物群落结构。DY-300、DY-500、DY-700处理中,CH_4累积排放量抑制率分别为39.2%、49.1%和24.0%,N_2O累积排放量抑制率分别为30.0%、39.8%和13.1%,Chao1指数增幅为2.5%～29.8%。而生物炭施用对CO_2排放的抑制作用不明显。总之,500℃制备的生物炭抑制温室气体排放的效果最佳,700℃制备的生物炭具有对微生物群落结构的优化作用以及稻田作物的增产作用。 相似文献
20.
以油茶饼粕为原料,分别在300℃和600℃条件下热解制备成生物炭,以及发酵成为有机肥,研究不同温度生物炭和有机肥元素含量和表面特征的差异。通过室内培养试验研究生物炭和有机肥对土壤呼吸以及有机碳组分的影响。结果表明:随着热解温度的升高,生物炭pH值和灰分含量升高,矿质元素含量增加,C、N、H含量和H/C比值降低,表面官能团减少。在添加有机肥条件下,施用生物炭处理的土壤CO2排放量普遍较高。300℃生物炭的土壤呼吸强于600℃生物炭,600℃生物炭的CO2累计排放量小于对照土壤。300℃生物炭对土壤中的SOC、MBC、DOC的贡献率要高于600℃生物炭。单独添加生物炭的土壤矿化强度比较低。通径分析结果表明:MBC和DOC对土壤CO2累计排放量的直接影响达到极显著水平。 相似文献