不同溫度及氣氛條件下生物炭的制備與還田效果研究.pdf

1、生物炭(Biochar)是生物質(zhì)在缺氧或限氧的條件下熱解而形成的固體產(chǎn)物。制備生物炭的原料來(lái)源廣泛，富含碳及一系列植物所需的大量和微量養(yǎng)分元素，且具有豐富的多孔結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，生物炭對(duì)于農(nóng)業(yè)土壤的改良成為研究熱點(diǎn)。然而，生物炭的理化性質(zhì)受制備條件（溫度、氣氛、原料、熱解速度等）的影響。本文針對(duì)生物炭研究中對(duì)較佳還田品質(zhì)生物炭的研究不足、以及還田后的效果反饋和自身氮素供給等問(wèn)題，以稻草秸稈和15N標(biāo)記的麥稈為原料，在不同的熱解氣氛(CO2和

2、N2)和熱解溫度下制備生物炭，通過(guò)產(chǎn)率計(jì)算、EA、FESEM-EDS、BET、EA-IRMS等多種表征手段，研究了制備條件對(duì)生物炭理化性質(zhì)的調(diào)控;通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)，考察了不同條件制備的生物炭還田對(duì)植物長(zhǎng)勢(shì)的影響。研究結(jié)果可為較佳還田品質(zhì)生物炭的制備及還田應(yīng)用提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)對(duì)于稻稈基生物炭，同一熱解氣氛下，生物炭產(chǎn)率和養(yǎng)分元素總量隨熱解溫度的升高而降低，生物炭的pH、總孔體積和比表面積呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。稻

3、稈在300℃時(shí)不能完全熱解，生物炭的孔結(jié)構(gòu)隨著熱解溫度的升高而逐漸發(fā)育，但過(guò)高的熱解溫度(800℃)會(huì)破壞生物炭的炭架結(jié)構(gòu)。生物炭中介孔分布較多，微孔、介孔和大孔數(shù)分別在800℃、400℃和600℃時(shí)達(dá)到最大。同一熱解溫度下，綜合比較400℃ CO2氣氛下制備的稻稈生物炭具有較佳的養(yǎng)分特性和孔結(jié)構(gòu)。
　　(2)盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于生物炭自身的多孔結(jié)構(gòu)，加入土壤后，提高了土壤的孔隙度，土壤顆粒黏附在生物炭的表面或進(jìn)入生物炭孔隙結(jié)構(gòu)

4、中，降低了土壤顆粒的黏結(jié)力，改善了土壤的物理特性。生物炭施入后土壤的pH和速效養(yǎng)分均得到了不同程度的提高，對(duì)植株的生長(zhǎng)均起到了正向促進(jìn)作用。相對(duì)于高溫(800℃)生物炭，低溫(400℃)生物炭具有更優(yōu)的養(yǎng)分特性，對(duì)土壤的肥力提升程度更大，植株長(zhǎng)勢(shì)更優(yōu)。相對(duì)于N2氣氛制備的生物炭，CO2氣氛制各的生物炭對(duì)土壤pH的提升程度更大，其處理組土壤硝化作用更強(qiáng)，得出400℃CO2氣氛下制備的生物炭具有較佳的還田效果。
　　(3)利用15N標(biāo)