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生物炭在土壤改良中的应用效果一、引言土壤是农业生产的基础，其质量直接关系到农作物的产量和品质。
然而，随着工业化、城市化的快速发展以及不合理的农业生产方式，土壤面临着诸多问题，如土壤板结、肥力下降、酸化、盐碱化、污染等。
为了改善土壤质量，提高土壤的生产力和可持续性，人们不断探索和研究新的土壤改良技术和方法。
生物炭作为一种新型的土壤改良剂，近年来受到了广泛的关注和研究。
二、生物炭的定义和来源生物炭是生物质在缺氧或低氧条件下热解炭化产生的一种富含碳的固体物质。
生物质原料来源广泛，包括农作物秸秆、木材、林业废弃物、畜禽粪便、生活垃圾等。
通过热解过程，生物质中的有机物质被分解和转化，形成具有多孔结构、高比表面积和丰富表面官能团的生物炭。
三、生物炭的物理化学性质（一）孔隙结构生物炭具有丰富的孔隙结构，包括大孔、中孔和微孔。
这些孔隙不仅增加了生物炭的比表面积，为微生物提供了栖息和繁殖的场所，还能够吸附和储存水分和养分，提高土壤的保水保肥能力。
（二）表面官能团生物炭表面含有丰富的官能团，如羧基、羟基、酚羟基等。
这些官能团能够与土壤中的离子和分子发生化学反应，从而影响土壤的化学性质。
（三）稳定性生物炭具有较高的化学稳定性和热稳定性，在土壤中能够长期存在，不易分解，从而持续发挥改良土壤的作用。
（四）元素组成生物炭富含碳元素，同时还含有一定量的氮、磷、钾、钙、镁等营养元素，这些元素可以缓慢释放到土壤中，为植物生长提供养分。
四、生物炭在土壤改良中的应用效果（一）改善土壤物理性质1、增加土壤孔隙度生物炭的多孔结构能够增加土壤的孔隙度，改善土壤的通气性和透水性，减少土壤板结现象，有利于根系的生长和发育。
2、提高土壤保水能力生物炭能够吸附和储存大量的水分，提高土壤的持水能力，减少水分的蒸发和流失，在干旱条件下对植物生长具有重要意义。
3、降低土壤容重生物炭的添加可以降低土壤容重，使土壤变得更加疏松，有利于土壤的耕作和管理。
（二）改善土壤化学性质1、提高土壤 pH 值在酸性土壤中，生物炭表面的碱性官能团能够中和土壤中的酸性物质，提高土壤的 pH 值，缓解土壤酸化问题。
生物炭对土壤肥力、作物产量及品质的影响研究摘要：所谓生物炭，主要是在厌氧或无氧条件下，经过低温热解，生物材料会形成一类具有孔隙率发达、性质稳定、含有碳素、比表面积较大等特点的固态多功能材料。
将生物炭应用在土壤中，可改善土壤结构、增加土壤养分、强化蓄肥保水力，使植物菌根更好的生长，最终可达到作物品质及产量提升的目的。
鉴于此，文章详细论述了生物炭对土壤肥力及作物产量和品质的影响，以期对业界人士有所参考与借鉴，最终能够为农业更好的发展助力。
关键词：生物炭；土壤肥力；作物产量；品质；影响前言：将生物炭应用在土壤改良中，不但能够改善土壤结构，也会使土壤养分含量获得更好提升，确保植物菌根的稳固健康生长，切实实现农作物产量与品质的提升。
如今，业界人士也在深入开展对生物炭的有关研究工作，相信在未来的农业发展中，一定会广泛的应用生物炭。
1生物炭对土壤养分的影响生物炭对土壤容重和孔隙度的影响与土壤团聚体的形成有关。
大量实验证明，生物炭中的醌基等官能团及其多孔性可使土壤团聚体的结构得以有效改善，且生物炭的性质与施加量均会使改善效果受到影响。
比如，生物炭粒径的大小会影响生物炭、微生物及土壤彼此间的互相作用效果，粒径粗的生物炭能够使大团聚体延缓形成，将生物炭加入到质地黏重的土壤中，一般会使大团聚体含量增加，同时也会使微团聚体含量降低。
与此同时，若生物炭施加量低或土壤和生物炭反应时间短时，那么会使团聚体的分布及稳定性得不到有效调节，将适量的生物炭长期施加在特定的土壤中，会显著提升土壤团聚体的形成过程，最终可有效提高其稳定性。
生物炭中有很多矿质营养元素，比如钙、钾、氮、磷等，这部分矿质营养元素能够有效提高土壤养分，同时也可保证生产力的提高。
生物材料通过低温热解后可得到生物炭，其中含有很高的碳元素，且碳氮比与钾含量等也非常高，然而，磷与氮的含量却很少，一旦温度不断增加，其中的碳含量会显著降低，其中的钾、磷和氮的含量则会增加，与此同时，PH值也会得到提升。
生物炭在农业中的作用与应用前景一、生物炭的概念与制作生物炭是一种由生物质在缺氧或低氧条件下热解而形成的富含碳的固体物质。
生物质可以是各种农业废弃物，如农作物秸秆、木屑、动物粪便等。
制作生物炭的过程就像是一场对生物质的“变身之旅”。
当这些生物质被放置在特殊的设备中，在特定的温度和有限的氧气供应下，它们内部的结构发生改变，原本松散的有机物逐渐转化为一种较为稳定的炭质材料。
这种材料保留了生物质中的一些营养元素，并且具有独特的物理和化学性质。
二、生物炭在土壤改良方面的作用增加土壤肥力生物炭本身含有一定量的养分，像钾、钙、镁等矿物质元素。
这些元素可以缓慢释放到土壤中，为植物生长提供持续的营养供应。
例如，钾元素对于植物的光合作用和水分调节有着重要的作用，生物炭中的钾能够补充土壤中钾的含量，提高土壤的肥力。
生物炭还具有较大的比表面积，能够吸附土壤中的养分离子，如铵离子等。
这样就可以减少养分的淋失，提高养分的利用效率。
就好比是一个微小的“养分储存库”，将容易流失的养分牢牢抓住，等到植物需要的时候再释放出来。
改善土壤结构生物炭的多孔性结构有助于改善土壤的通气性和保水性。
土壤中添加生物炭后，这些孔隙为空气和水分提供了通道和存储空间。
在通气性方面，充足的空气能够满足土壤微生物和植物根系的呼吸需求。
对于植物根系来说，就像我们人类需要呼吸新鲜空气一样，良好的通气性能够促进根系的生长和发育。
在保水性上，生物炭可以像海绵一样吸收和储存水分。
在干旱时期，储存的水分可以缓慢释放出来供给植物，减轻干旱对植物生长的影响。
而且，生物炭改善土壤结构后，能够增强土壤的抗侵蚀能力，防止土壤被雨水冲刷流失。
三、生物炭对作物生长的促进作用增强作物抗逆性生物炭能够调节土壤的酸碱度，为作物创造一个适宜的生长环境。
例如，在酸性土壤中，生物炭可以中和土壤酸性，减轻酸性土壤对作物生长的抑制作用。
许多作物在偏酸性的土壤中会出现生长不良的情况，如铝离子毒害等，生物炭的添加可以缓解这种情况。
生物炭制备及其在环境保护中的应用生物炭是一种新兴的生态环保材料，它以各种生物质、城市厨余垃圾、林业和农业残留物、锯末等为原料，经过炭化和煅烧制成的一种黑色多孔碳质固体。
随着环保行业的不断发展，生物炭在环境保护领域中的应用也越来越广泛。
一、生物炭的制备技术1. 炭化法炭化是将生物质材料加热至600-900℃的温度下，并在没有氧气的环境下进行的一种加热过程。
在这个过程中，有机物质分解为气体和液体，留下固体炭。
炭化法生产的生物炭具有高比表面积和孔隙度，对环境有较好的净化作用。
2. 气化法气化法是将生物质材料在高温和高压下，通过蒸汽和空气的反应，将其转化为一种类似天然气的气体，在这个过程中，固体炭通过类似于炭化的过程，生成一种多孔的生物炭。
气化法制备的生物炭可用于石化、化工、冶金等行业，也可以用于制备生物质能源。
3. 煅烧法煅烧法是将生物炭在高温和高压下进行煅烧，可获得具有高比表面积和活性成分的生物炭材料。
煅烧法生产的生物炭可用于制备活性炭、生物炭复合材料等。
二、生物炭在环境保护中的应用1. 水污染治理生物炭具有高比表面积和孔隙度，能够吸附水中的重金属离子、有机物等污染物，使之净化。
同时，生物炭也可以促进污水中的微生物活性，加速有机物的降解和废水处理速度。
2. 土壤修复随着农业和工业的发展，农业用地和工业用地经常受到污染，土壤中含有大量有害物质。
生物炭可以加速土壤中的微生物活性，增加土壤中微生物的数量，从而加快土壤中的有机物降解和重金属的迁移，降低土壤污染物的浓度。
3. 空气污染治理燃煤和机动车尾气是空气污染的主要来源，而生物炭能够吸附空气中的有害物质，净化空气，保护人们的身体健康。
4. 市政建设生物炭可以用来制备水净化材料、路面养护材料等市政材料。
它具有多孔结构和优异的吸附性能，对于路表的排放污染物具有很好的去除效果。
5. 农业用途生物炭可以用于改善土壤结构和性质，增强土壤和植物间相互作用，增强作物的耐旱、耐酸、耐碱和抗逆能力，提高农田生产力和经济效益。
生物炭应用
生物炭是通过高温热解生物质材料（如木材、秸秆、果壳等）制得的一种炭质产物。
它有许多应用领域，包括农业、环境保护和工业等。
以下是一些生物炭的主要应用：
1.土壤改良剂：生物炭可作为土壤改良剂，用于提高土壤的肥力、保水保肥能力和通气性。
它能够改善土壤结构，增加土壤有机质含量，并提供植物所需的养分。
此外，生物炭还有助于减轻土壤中重金属的污染。
2.植物生长调节剂：生物炭中的微生物代谢产物和有机物质可以与植物根系互动，促进植物生长。
它还可以调节土壤中微生物群落的结构，有助于植物的健康生长。
3.水处理：生物炭具有吸附和去除水中有机和无机物质的能力。
它可用于水处理，净化饮用水或工业废水，帮助去除污染物质。
4.空气净化：生物炭可用于空气净化，吸附并去除空气中的有害气体和异味物质。
它在空气过滤器中的应用有助于改善室内空气质量。
5.畜禽饲料添加剂：生物炭可以作为畜禽饲料的添加剂，改善动物的饲料消化吸收，促进生长，并减轻动物对食物中有害物质的吸收。
6.工业应用：生物炭还在一些工业领域中被应用，例如在冶金工业中用作还原剂，或者在一些化工过程中用作催化剂的载体。
7.碳储存和减缓气候变化：生物炭的制备过程可以将二氧化碳气体捕获，并将碳储存在土壤中。
这有助于减缓气候变化，因为它将碳固定在土壤中，减少了其在大气中的释放。
生物炭技术在废水处理中的应用生物炭技术在废水处理中的应用随着工业化和城市化的加速发展，废水处理成为了一个迫切的问题。
传统的废水处理方法存在着处理效率低、成本高、处理后的副产物难以处理等问题。
然而，生物炭技术作为一种新兴而有效的废水处理方法，正在引起越来越多的关注。
本文将探讨生物炭技术在废水处理中的应用，简要介绍其原理和优势，并讨论其在实际应用中的一些挑战和发展前景。
生物炭技术，即通过高温热解植物生物质制备而成的一种碳材料，具有特殊的物理和化学性质。
生物炭的特点包括多孔性、高比表面积、强大的吸附能力以及良好的化学稳定性。
这些特点使得生物炭成为一种理想的废水处理材料。
生物炭技术在废水处理中主要应用于吸附和生物降解两个方面。
首先，生物炭作为一种强大的吸附剂，能够有效去除废水中的有机物、重金属离子和其他污染物。
例如，生物炭可以吸附有害物质如重金属离子，减少其对水体生态系统的影响。
其次，生物炭作为一种载体，在废水处理中具有良好的生物活性，可以提供理想的微生物附着和生长环境，促进微生物的降解作用。
通过这种方式，生物炭可以协助生物降解废水中的有机物，加速废水的净化过程。
生物炭技术在废水处理中有许多优势。
首先，生物炭的制备成本较低，原料广泛且易得。
其次，生物炭具有良好的再生性能，可以通过热解再生的方法重复使用。
这不仅降低了废水处理的成本，还减少了对自然资源的依赖。
此外，生物炭具有优异的吸附能力和较长的使用寿命。
相对于传统的废水处理方法，生物炭技术能够提高处理效率，并减少能源和化学药剂的消耗。
然而，生物炭技术在废水处理中仍面临一些挑战。
首先，生物炭的制备工艺和参数对最终产物的性能有很大影响。
我们需要进一步研究和优化制备过程，以提高生物炭的吸附和生物降解性能。
其次，生物炭与废水中的其他成分的相互作用机制还不完全清楚，需要进行更深入的研究。
此外，生物炭在实际应用中的长期稳定性和环境安全性也需要考虑。
尽管生物炭技术在废水处理中面临一些挑战，但它仍具有广阔的发展前景。
减氮配施生物炭对农作物氮素吸收利用影响的研究进展文献综述减氮配施生物炭是一种控制农业氮素流失、减少环境污染的重要措施。
生物炭具有高碳含量和多孔结构，对氮素的吸附和保持有良好效果。
本文将综述减氮配施生物炭对农作物氮素吸收利用的影响的研究进展。
一、生物炭的特性生物炭是由生物质热解或燃烧得到的有机碳材料，在农业上主要用于改善土壤质地和提供肥力。
它具有高孔隙度和大比表面积，能够增加土壤的保水能力、改善通气性和提供生态条件。
此外，生物炭表面带有负电性，可以吸附和保持氮素，并在土壤中稳定存储，从而减少氮素的损失和迁移。
二、生物炭对农作物氮素吸收利用的影响1. 促进根系生长和分泌生物炭可以提供良好的土壤物理和化学性质，促进根系的发育和分泌物的分泌，从而增加农作物对氮素的吸收能力。
研究表明，添加生物炭可以显著增加作物的根长、根表面积和根系分叉数，提高根系对氮素的吸收能力。
2. 提高土壤氮素的供应能力生物炭作为一种碳质材料，可以提高土壤的肥力和养分存储能力。
它能够吸附土壤中的氮素，并在土壤中稳定储存，从而增加土壤中的有效氮素含量。
研究发现，配施生物炭可以显著提高土壤中氨态氮和硝态氮的含量，增加土壤氮素的供应能力，促进农作物对氮素的吸收和利用。
3. 调节土壤氮素的转化和氮素肥料的利用率生物炭不仅可以吸附土壤中的氮素，还可以影响土壤中氮素的转化过程。
研究发现，在生物炭的影响下，土壤中氨化作用和硝化作用的速率减缓，氮素的转化速度相对较慢，从而减少氮素的损失。
此外，生物炭还可以提高农作物对氮素肥料的利用率，减少氮素的农化效应。
4. 降低农业氮素流失和环境污染农业氮素的不合理利用会导致氮素的损失和环境污染。
生物炭的吸附和保持能力可以有效地减少氮素的流失，特别是抑制硝酸盐和氨挥发的现象。
研究表明，配施生物炭可以显著降低土壤氮素流失，减少氮素对地下水和表面水体的污染。
综上所述，减氮配施生物炭对农作物氮素吸收利用具有显著的促进作用。
生物炭吸附重金属离子的研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，重金属污染问题日益严重，对人类健康和生态环境构成了严重威胁。
重金属离子具有生物毒性、持久性和难以降解等特点，其在水体、土壤和大气中的累积会对生态系统产生长期的负面影响。
因此，开发高效的重金属离子去除技术成为了当前环境保护领域的研究热点。
生物炭作为一种新兴的吸附材料，因其独特的物理化学性质，如高比表面积、丰富的官能团和良好的生物相容性等，在重金属离子吸附领域展现出了巨大的应用潜力。
本文旨在对生物炭吸附重金属离子的研究进展进行综述，以期为相关领域的研究提供有益的参考和启示。
本文首先介绍了重金属离子污染的现状及危害，阐述了生物炭的来源、制备方法和表征手段。
随后，重点综述了生物炭吸附重金属离子的机理、影响因素和吸附性能评价方法。
本文还讨论了生物炭在实际应用中的优缺点及改进策略，并展望了生物炭在重金属离子吸附领域的未来发展方向。
通过对相关文献的梳理和评价，本文旨在为相关领域的研究者提供全面的信息参考，推动生物炭在重金属离子吸附领域的应用和发展。
二、生物炭的制备与表征生物炭的制备是吸附重金属离子应用中的关键步骤，其过程涉及生物质原料的选择、热解条件的优化以及炭化产物的后处理。
常用的生物质原料包括农林废弃物、水生生物以及城市有机废弃物等，这些原料具有来源广泛、可再生、环境友好等特点。
热解条件如温度、气氛和升温速率等，对生物炭的理化性质如比表面积、孔结构、表面官能团等具有显著影响。
生物炭的表征是评估其吸附性能的基础。
常用的表征手段包括扫描电子显微镜（SEM）观察其表面形貌，透射电子显微镜（TEM）分析其内部结构，比表面积和孔径分布测定仪（BET）测定其比表面积和孔结构，以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）和射线光电子能谱（PS）分析其表面官能团和化学元素组成。
这些表征手段有助于深入了解生物炭的结构和性质，从而指导其在实际应用中的优化。
近年来，随着制备技术的不断创新和表征手段的日益完善，生物炭的制备与表征研究取得了显著进展。
生物炭研究方法与理论体系探究随着人类文明的发展，环境问题日益成为人们关注的焦点。
其中，土地污染、大气污染、水污染等问题在人们的日常生活中尤为突出。
为了缓解这些问题，生物炭材料逐渐成为环保领域的热门研究方向。
本文将从生物炭研究方法和理论体系两方面进行探究。
一、生物炭研究方法1. 生物炭材料的制备方法生物炭是由生物质在高温条件下热解制备而成的一种炭质材料。
在生物炭制备过程中，应调节热解温度、热解时间、加压条件等参数，以调控生物炭的物理和化学性质。
目前较为常用的生物炭制备方法有：热解法、压缩炭化法、离心炭化法等。
其中，热解法适用于一般生物质，在一定条件下可以制备出具有良好吸附性能的生物炭材料。
2. 生物炭材料的性质表征方法生物炭材料的性质表征是生物炭研究的重要环节，可以通过多种表征手段对生物炭材料的物理和化学特性进行分析。
目前常用的生物炭材料表征方法有：扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等。
这些手段可以对生物炭材料的结构形态、化学成分、热稳定性等特性进行详细表征，从而为后续的应用研究提供重要支持。
二、生物炭研究理论体系1. 生物炭理论的研究现状生物炭是一种复杂的材料系统，其研究涵盖多个学科领域，包括化学、材料学、环境科学等。
目前，国内外研究者对生物炭的吸附、催化、电化学等方面进行了大量研究。
采用理论模型为生物炭材料的性能解释提供了一定的帮助。
然而，生物炭材料复杂多变的特性使其研究仍处于基础性阶段，需要更深入的探究。
2. 生物炭理论的研究方向在近年来对生物炭材料研究的基础上，进一步探讨生物炭的性质与结构之间的关系、生物炭的应用领域等方面是生物炭研究的未来发展方向。
同时，为深入挖掘生物炭材料的内在性质，建立一套涵盖从物理、化学等方面的完整的生物炭理论体系也是当前研究的重要方向。
三、结语生物炭作为一种新型环保材料，受到越来越多的研究者的关注。
通过不断深化对生物炭研究方法和理论体系的探究，可以更好地理解生物炭材料的特性，为其应用于环境治理、农业等领域提供更为可靠的科学依据与支撑。
生物质热解制备生物活性炭及其应用研究生物质是一种可再生资源，因此在可持续发展的要求下，生物质被广泛应用于能源、化学品等领域。
其中，生物质热解制备生物活性炭，成为一个备受关注的研究领域。
本文将从热解原理、炭素微观结构、制备工艺、生物活性及应用等方面，综述生物质热解制备生物活性炭及其应用研究现状和发展趋势。
一、热解原理生物质热解是将生物质在高温、缺氧或微氧气氛下，通过热解分解的方法产生热解物和热解气。
热解物中主要包括生物炭、液态产品和气相产物。
由于热解过程中气相产物与液态产品往往难以利用，因此炭素材料成为研究的重点。
热解过程中，生物质分子在热分解温度下发生热解反应，形成机械强度高、孔径分布广和化学性质稳定的生物炭。
同时，生物质热解还可产生大量的有机气体和液体燃料，其在生物质能源利用和液体燃料化工等领域具有广泛的应用。
二、炭素微观结构生物质热解制备生物活性炭，是通过对生物质中的碳元素进行裂解和重组来实现的。
大多数生物炭的基础结构是由碳微晶和非晶碳组成，并包含氧、氢和少量其他元素（如N、S、P）。
在热解的过程中，碳微晶会发生聚合、重组和结构调控等反应，从而形成生物炭的独特微观结构。
生物炭的微观结构具有复杂性、多样性和可调控性。
其中，孔径结构、比表面积和石墨度等是制备、性能评价及应用的重要参数。
孔径大小、分布和形态等决定了生物炭的吸附性能、离子交换能力等。
比表面积是表征生物炭吸附、催化和电化学等特性的重要参数。
石墨度可反映生物炭结构的纤维化和烷基化程度。
三、制备工艺生物质热解制备生物活性炭的制备工艺较为复杂，其中包含了多种制备方法。
例如：慢热解法、快速热解法、催化热解法等。
其中，慢热解法是最常用的生物炭制备方法之一。
该方法利用生物质在缺氧或微氧气氛下，在较低温度下热分解，生成主要由非晶碳、小晶体石墨和极微晶体石墨组成的生物炭。
优点是制备工艺简单，一般不需要添加活性剂、催化剂。
缺点是制备周期长，产量较低。
快速热解法是利用生物质在短时间内受到高温高压作用，使部分挥发性物质蒸汽化，其热解程度较之慢热解法更高，可以通过改变处理温度、气氛、时间等控制生物炭的结构和性能。
《改性生物炭的制备及其在环境修复中的应用》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，环境修复技术的研究与应用显得尤为重要。
改性生物炭作为一种新型的环境修复材料，因其具有较高的比表面积、丰富的孔隙结构和良好的吸附性能，被广泛应用于重金属离子、有机污染物等环境问题的修复中。
本文将介绍改性生物炭的制备方法、性质及其在环境修复中的应用。
二、改性生物炭的制备改性生物炭的制备主要包括原料选择、炭化、活化及表面改性等步骤。
1. 原料选择改性生物炭的原料来源广泛，如农业废弃物、林业剩余物等。
选择原料时，需考虑原料的碳含量、灰分、挥发分等性质，以及原料的获取成本和环保性。
2. 炭化将选定的原料进行炭化处理，即在无氧或限氧条件下，通过热解使原料转化为生物炭。
炭化温度、时间和气氛等参数会影响生物炭的性质。
3. 活化活化是提高生物炭比表面积和孔隙结构的重要步骤。
常用的活化方法包括化学活化、物理活化等。
化学活化是利用化学药品与生物炭进行反应，扩大其孔隙结构；物理活化则是通过物理手段，如CO2活化、水蒸气活化等，增加生物炭的比表面积。
4. 表面改性表面改性是利用物理或化学方法对生物炭表面进行改性，以提高其吸附性能和化学稳定性。
常用的表面改性方法包括负载金属氧化物、酸碱处理等。
三、改性生物炭的性质改性生物炭具有较高的比表面积、丰富的孔隙结构、良好的吸附性能和化学稳定性。
其表面富含大量的羟基、羧基等官能团，有利于与重金属离子、有机污染物等发生作用，从而实现环境修复。
四、改性生物炭在环境修复中的应用1. 重金属离子修复改性生物炭具有较高的吸附性能，能够有效地吸附水中的重金属离子，如铅、汞、镉等。
通过改性生物炭的吸附作用，降低水中重金属离子的浓度，达到修复环境污染的目的。
2. 有机污染物修复改性生物炭对有机污染物也具有良好的吸附性能，如多环芳烃、农药等。
通过改性生物炭的吸附作用，降低土壤和水体中有机污染物的含量，改善环境质量。
生物炭基肥料的制备方法及其在农业中的应用研究进展生物炭基肥料是一种以生物炭为主要原料制成的肥料，其制备方法简单、成本低廉，且对土壤改良效果显著，越来越受到人们的关注。
本文将介绍生物炭基肥料的制备方法及其在农业中的应用研究进展。
一、生物炭基肥料的制备方法1. 原料选择生物炭基肥料的原料主要来自于农作物秸秆、木屑、竹子、废弃植物等，也可以利用城市生活垃圾、畜禽粪便等有机废弃物进行制备。
2. 炭化处理将原料进行炭化处理是制备生物炭基肥料的第一步。
炭化处理有两种方法，一种是采用传统的土坑炭化法，即将原料填满坑内，覆盖上一层泥土或石灰，然后点燃炭火，通风烧烤一段时间后即可得到生物炭；另一种是采用机械化的快速炭化法，即利用炭化设备对原料进行快速炭化处理，时间短、效率高。
3. 粉碎处理经过炭化处理后的生物炭需要进行粉碎处理，将其变成粉末状或颗粒状，以方便施用和吸附养分。
4. 配方加工根据作物的需求和土壤状况，确定生物炭基肥料的配方，将其与适当的营养元素进行混合加工，制成成品肥料。
1. 土壤改良生物炭基肥料可以改良土壤结构，增加土壤孔隙度，提高土壤保水能力，增强土壤透气性，减少土壤压实，改善土壤肥力，提高农作物的生长速度和产量。
2. 促进微生物活性生物炭基肥料中丰富的孔隙结构和大量的微量元素有助于微生物的生长繁殖，增加土壤微生物的多样性和数量，提高土壤微生物对有机质的降解能力。
3. 长效肥料生物炭基肥料对养分可以起到稳定缓释的作用，土壤中可释放出的养分时间较长，有利于减少养分的流失和排放，节约施肥成本，提高养分利用率。
4. 促进土壤团粒形成生物炭基肥料中的有机质对土壤中的铁、铝等物质起到黏结作用，有助于土壤团粒的形成，改善土壤通气性和透水性，有利于植物根系的生长和发育。
5. 减轻温室气体排放生物炭基肥料的制备和施用可以减少农业有机废弃物的焚烧，降低温室气体排放，同时还可以储碳和固碳，有助于缓解全球气候变化。
生物炭基肥料的制备方法及其在农业中的应用研究进展生物炭基肥料是利用生物炭作为主要原料，加入适量的营养元素，经过特定的制备工艺制成的一种新型有机肥料。
生物炭基肥料具有多孔性良好、土壤改良效果显著、具有长效养分释放等特点，在农业生产中具有重要的应用前景。
本文将对生物炭基肥料的制备方法以及在农业中的应用研究进展进行综述，以期为相关领域的研究与开发提供参考。
一、生物炭基肥料的制备方法生物炭基肥料的制备主要包括生物炭的制备和肥料配方的确定两个环节。
生物炭的制备方法包括物理法、化学法和生物法等多种方式，其中以生物法制备的生物炭质量较好，对土壤改良效果更为显著。
生物法制备生物炭的基本步骤包括原料处理、炭化反应和后处理等。
选择适宜的生物质原料，如秸秆、木屑、农作物秸秆等，进行粉碎、破碎等预处理工序。
然后，将预处理后的生物质原料放入炭化炉中进行炭化反应，控制好温度和氧气浓度可以得到理想的生物炭产物。
进行生物炭的后处理，如粉碎、筛选、磷酸处理等，以获得符合要求的生物炭基肥料。
肥料配方的确定是生物炭基肥料制备的关键环节，主要包括选择适宜的营养元素和比例、添加助剂以及粉碎、混合等工艺操作。
一般来说，生物炭基肥料的配方应包括有机质、氮、磷、钾等元素，并且需要根据不同作物和土壤的需求进行合理的配比。
在制备过程中适当添加一些生物酶、微生物菌剂等助剂，有助于提高生物炭基肥料的养分利用率和改良土壤的效果。
1. 土壤改良效果研究2. 长效养分释放研究生物炭基肥料中的有机质和肥料元素与生物炭的多孔结构相结合，使得生物炭基肥料具有长效养分释放的特点。
研究表明，与传统肥料相比，生物炭基肥料的养分释放速度较慢，可以在较长时间内持续供应植物所需的养分元素，有利于植物的生长和发育。
3. 环境友好性研究。
生物炭的制备与应用一、简介生物炭是以生物质为原料制作的炭素材料，其制备方式简单，可以回收和利用废弃物和副产品，具有很高的环保意义。
二、制备方式生物炭的制备方式有很多，但基本上是通过热解来实现。
具体来说，生物质被加热至一定温度，这会导致其内部的材料分解并释放出大量挥发性有机物。
这些有机物可以被捕捉，并在高温下被分解成固体炭，并释放出气体（如水蒸气和二氧化碳）。
三、应用领域生物炭在农业、环境保护和工业等领域中具有广泛的应用。
1. 农业方面在农业领域，生物炭可用作土地改良剂，可以提高土壤的质量、减轻耕作难度、增加土壤保水能力，并有助于提高农作物的生长速度和产量。
例如，将生物炭与肥料混合，可大大提高肥料的效果，减少肥料的使用量，并有利于植物吸收和保持养分。
生物炭还可以用作饲料添加剂，可以促进家禽的生长，提高鸡蛋和肉的产量，并改善其品质。
2. 环境保护方面在环境保护领域，生物炭可用作吸附剂，可有效地去除水中的有毒物质、重金属和污染物。
生物炭的高孔隙度和大表面积使其非常适合用作吸附剂。
此外，生物炭还可以作为废水和废气处理系统的一部分，可以吸收和分解有害的有机化合物和挥发性有机物。
3. 工业方面在工业领域，生物炭可用于发电、制备活性炭、制备炭黑等。
生物炭被发现可以用于制备电极材料，可以提高电池的效率与寿命。
生物炭可以用于制备淋浴喷雾器，提高水质，提高淋浴效果。
四、总结生物炭具有发展前景广阔的优良性质。
生物炭的制备方式简单，可以利用垃圾和其他废物进行生产，有利于环境保护。
生物炭在农业，环境保护和工业等领域有着广泛的应用，可提高生产效率和质量，并提高环境保护的水平。
制备生物炭的结构特征及炭化机理的xrd光谱分析
生物炭是吸附剂的优质材料，因其具有均一的体积结构、良好的吸附性能和出
色的稳定性，被广泛应用于环境保护、水处理及能源新材料原料等领域。
XRD（X
射线衍射）光谱分析技术已应用于研究生物炭的结构特征及炭化机理。
生物碳的结构特征及炭化机理主要通过X射线衍射分析来研究。
XRD光谱可以
揭示生物炭晶体结构的细节。
用X射线衍射仪能够得出生物炭晶体结构的拓扑结构、晶粒尺寸、化学成分等要素。
X射线衍射分析可以看到生物炭晶格的形成情况，同
时可以观察炭化机理。
总之，X射线衍射仪能够探明生物炭的晶体结构特征和炭化机理。
它是有效获
取生物炭晶体结构和炭化机理的有效方法。
研究生物碳的结构特征及炭化机理，这种技术的使用对于更好地利用生物炭尤为必要且有效。
［收稿日期］2010－12－06；修回日期2010－12－13［作者简介］陈温福（1955—），男，辽宁法库县人，中国工程院院士，沈阳农业大学教授，博士生导师，从事稻作科学研究和生物炭技术开发与
应用研究；E－mail：wfchen5512@yahoo．com．cn
生物炭应用技术研究陈温福，张伟明，孟军，徐正进（辽宁生物炭工程技术研究中心，沈阳110866）
［摘要］对生物炭研究历史、现状、存在的问题及产业化前景进行了综合分析与评述，重点阐述了生物炭在
能源、环境、农业等领域的应用价值与重要作用。认为生物炭在应对气候与环境变化、固碳减排、保障能源安全和粮食安全等方面都具有重要应用价值和现实意义。文章提出了以农林废弃物资源化利用为基础的生物炭研究发展方向、建议和产业化开发与应用的技术途径。为推动生物炭工程技术创新与产业化发展提供参考依据。［关键词］生物炭；气候变化；能源替代
［中图分类号］TK6［文献标识码］A［文章编号］1009－1742（2011）02－0083－07
1前言生物质炭化技术是公认的解决气候变化问题的可行技术措施之一，具有原材料来源广泛、生产成本低、生态安全、无污染、可大面积推广等显著特点。生物质炭化后产生的生物炭应用于生态与环境领域，可以固碳减排，是一种有效的“碳汇”技术，与农、林业相结合，可解决农林废弃物污染与温室气体排放问题。生物炭施入农田，可有效改善土壤理化性质，增加作物产量，促进农业可持续发展。应用于能源领域，可成为替代煤、石油、天然气的清洁能源。生物炭进一步加工成活性炭，可用于重金属污染吸附、水质净化等。生物炭的综合利用在很大程度上可以解决可持续发展、节能降耗、环境保护与治理等领域面临的复杂问题，有助于构建低碳高效经济发展模式，对保障国家环境、能源、粮食安全意义重大。适逢国家推出战略性新兴产业发展规划，笔者针对现阶段生物炭在农业、环境、能源等领域的应用研究与开发进展作简要的综述，以期为促进生物炭产业的快速发展提供参考。2生物炭应用技术研究概述
到目前为止，“生物炭”还没有十分确切的定义。但广义上可以认为是黑碳的一种，通常是指以自然界广泛存在的生物质资源为基础，利用特定的炭化技术，由生物质在缺氧条件下不完全燃烧所产生的炭质。国外将其定义为biochar［1］，一般指生物质如木材、农作物废弃物、植物组织或动物骨骼等在缺氧和相对温度“较低”（＜700℃）条件下热解而形成的产物［1，2］。常见的生物炭包括木炭、竹炭、秸秆炭、稻壳炭等。它们主要由芳香烃和单质碳或具有石墨结构的碳组成，含有60%以上的碳元素，还包括H、O、N、S及少量的微量元素［3］。生物炭可溶性极低，具有高度羧酸酯化和芳香化结构［4，5］，拥有较大的孔隙度和比表面积［6］。这些基本性质使其具备了吸附力、抗氧化力和抗生物分解能力强的特性，可广泛应用于农业、工业、能源、环境等领域。图1为生物炭微观结构，采用“颗粒炭化炉”生产新工艺制备的生物炭保留了完整的孔隙结构。炭的制备是人类在长期生产实践中摸索出来的一项古老的实用技术，历史悠久，应用广泛。最常见的制炭方法是将杂草、秸秆、枯枝、落叶等堆积起来，
382011年第13卷第2
期图1生物炭微观结构Fig．1Microstructureofbiochar
用薄层泥土覆盖，在封口处点火薰烟，或者以“窑”的形式将生物质加温，在缺氧环境条件下燃烧，使其裂解而形成生物炭（俗称“闷炭”）。千百年前，人们就开始将生物炭用于燃料、防腐剂、火药等诸多领域，我国唐代大诗人白居易的“卖炭翁”诗开篇就是“卖炭翁，伐薪烧炭南山中”。这
是当时制炭与应用的真实写照。随着生物炭应用与
需求的不断扩大，用传统方法大规模生产生物炭已
经不切实际。近代，研究人员已发明并掌握了包括高温分解法在内的较为先进的制炭技术，生产效率和炭质均有所提高。新的制炭技术除了能够获得生物炭以外，还可以通过收集、过滤等手段，得到混合的可燃气和液态焦油等副产品，广泛应用于生活能源、发电、工业原料等领域。早在20世纪80年代，就已经有学者对生物炭进行过一系列较为深入的研究。但生物炭真正在世界范围内产生重要影响并受到广泛关注，则源于近年来全球气候变暖与能源、粮食危机日益蔓延的大背景。现在，许多国家和国际科研机构都相继展开
了与生物炭有关的研究，并取得了明显的进展。
3生物炭应用技术研究进展
3．1生物炭在环境领域的应用
进入21世纪，气候变化问题作为人类社会可持续发展所面临的重大挑战，已引起各国政府与科学家的高度关注。随着我国经济持续、快速的发展，温室气体排放量的增加难以避免，我国在相关国际谈
判中面临的政治、经济与外交压力也越来越大。CO2等温室气体排放量日益成为影响和制约国家社
会经济和可持续发展的一个重要因素。如何在经济高速增长的同时，找到有效的节能减排技术措施，缓解减排压力，促进经济与环境的全面、协调、可持续发展，是当今我国乃至全世界面临和亟待解决的重要问题。除了对现有能源技术进行低碳改造外，大力发展和应用新型能源是有效的途径之一。在众多能源性资源中，生物质资源具有来源广泛、易集中处理、低污染、可再生等特点，应用潜力巨大。据统计，1999年我国仅作物秸秆一项，资源总量就已达到约6．4亿t［7］，目前更是已超过7亿t。但是，其中有33%～40%被废弃在田间或露天焚烧［8］，不仅造成了生物质资源的严重浪费，破坏了土壤结构、使生产能力下降，还导致了严重的环境污染，威胁交通运输和人们的生产、生活安全。如果将这些废弃的生物质资源通过炭化技术制备成生物炭，则可在很大程度上解决上述问题。美国康奈尔大学教授Lehmann曾在Nature杂志上撰文指出，植物通过光合作用吸收CO2，合成并转化成碳水化合物储存在植物体内，可以在无氧或缺氧条件下将这些植物体热解处理，炭化后得到的生物炭可重新施入并封存于土壤中，以达到固碳的目的。这是一个净的“负碳”过程，可以大大降低大气中CO2的含量，进而解决因温室气体排放所引起的全球气候变暖问题。Lehmann乐观地估计，生物炭每年最多可吸收10亿t温室气体，超过2007年排放总量85亿t的10%［9］。生物炭通过固定生物质中的碳，对大气、土壤循环、陆地碳储存等都有重要影响。有学者认为，生物炭可能是唯一的稳定性碳源，是改变土壤碳库自然平衡、较大程度提高土壤碳库容量的技术方式［10］。也是解决CO2排放、缓解温室效应的一条重要的可行途径。生物炭不仅是大气CO2的一个长期“碳汇”，在全球碳循环中具有重要作用，同时也被认为可能是碳平衡中“迷失碳汇”的重要部分［11］，生物质炭化还田很有可能成为人类解决全球气候变化问题的一条重要途径［9，12］。除了碳封存，生物炭直接还田还可大幅度减少农田土壤中氧化氮等温室气体的排放［13］。Rondon等［14］以20g/kg标准向牧草地与大豆土壤中添加生物炭，发现这两种土壤的N2O排放量分别降低了80%和50%，CH4的释放过程也受到明显抑制。但是，目前还缺少大规模试验和统计数据支持，具体的贡献率和确定性机制、机理还有待于深入探讨。
48中国工程科学生物炭具有孔隙度好、比表面积大、吸附能力强的特点，进一步加工成生物活性炭以后，可应用于污水处理、水质净化、废气处理等环境领域。工业废水是重要的环境污染源，研究表明，生物活性炭对废水中无机重金属离子具有较好的选择性吸附能力［15］，在净化水质，处理饮用水与微污染水方面有良好的效果。如采用“臭氧–生物活性炭工艺”，可高效去除水中溶解性有机物和致癌突变物。这项技术以净化水质效果好、出水安全、优质而受到广泛重视［16］。三卤甲烷、卤代烃、游离氯、氨基甲酸酯类杀虫剂及某些重金属等，都可通过此种方法有效地去除，且不易产生二次污染［17］。生物活性炭应用于烟气及环境中污染废气治理，可吸附SO2和NOx等污染气体，进而起到脱硫、脱硝作用。Wey等［18］研究了炭载金属铜和铈脱硫剂的脱硫性能，效果良好。邱琳等［19］则证明用碳酸钠溶液改性的活性炭脱硫，比普通纯活性炭脱硫剂的硫容提高近30%。在环保领域，生物炭广泛应用于固碳减排、污染治理、水体净化等诸多方面，对适应新时期经济发展模式，促进环境与资源的循环和可持续发展，都具有重要意义。3．2生物炭在农业领域的应用进展农林业生产过程中的废弃生物质通过炭化技术制备成生物炭，用作土壤改良剂返还给农田，可有效改善土壤理化性质与微生态环境，修复污染土壤，提高土壤生产性能、作物产量和品质。这种“取之于农，用之于农”的循环经济模式，有利于促进农、林业的可持续发展。早在19世纪，生活在亚马逊河流域的人们就发现了一种特殊的“黑土壤”（TerraPreta）并开始在农业上使用，当地人将其称为“印第安人黑土”［12，20］。这种土壤含有丰富的生物炭及其他有机物质，具有很强的恢复土壤生产力的能力。Renner指出，千百年来，亚马逊原住居民所制造的含有生物炭的黑土壤，其黑碳含量是周围土壤的70倍，且远高于其他区域［21］，其中富含的碳元素使土壤的肥沃度维持了数千年［22］。这些存在于土壤中不断累积的生物炭，随着时间与土壤的变迁，在提高作物产量，维持土壤生产能力等方面扮演了重要角色。生物炭本身所具有的微孔结构与极强的吸附力，使其可以吸附更多的养分离子。生物质炭化还田以后，其本身实际可供作物利用的养分含量并不多，但它可改变土壤的物理性状和结构，促进土壤生物化学与物理化学的交互作用而提高土壤肥力［23～25］，间接地提高作物养分利用效率，从而对作物生长起到积极的促进作用［26～28］。在低纬度地区的田间试验表明，农田土壤施用20t/hm2以上的生物炭大约可减少10%的肥料施用量［29］。同时，生物炭有效地吸附NO－3与NH3，减少了土壤中氨的挥发［10］，进一步促进了农业减排。Steinbeiss等利用磷酸脂肪酸法研究发现，生物
炭明显增加了土壤中真菌和革兰氏阴性菌的生物量［30］。Warnock等［31］的研究表明，土壤中施入生物炭以后，作物根部真菌的繁殖能力增强，刺激了微生物群落发生变化。生物炭保持了原有生物质的结构，具有大量微孔，为微生物栖息和繁殖提供了一个良好的“避难”场所，减少了微生物之间的生存竞争［32］，并为它们提供了不同的碳源、能量和矿物质营养，使它们可以旺盛地生存和繁衍［31，33］。生物炭的微孔特性也使其具备了类似“海绵”一样的作用，可较好地保持水分与空气的融通性，为微生物的生长与繁殖提供不可多得的良好环境条件。微生物的繁殖同时也改变了作物生长的微环境，对作物生理生化过程产生重要影响。生物炭在土壤中所起到的综合作用，有利于促进作物生长，提高作物产量。Steiner等［22］在巴西亚马逊河流域土壤中以11t/hm2的标准添加生物炭，经过2年4个生长季后发现，水稻和高粱的产量累积增加约75%。Kishimoto等研究表明，当以500kg/hm2的标准向火山灰壤土中施加生物炭时，大豆产量增加了51%［34］。Iswaran等以500kg/hm2标准向Dehli土中添加生物炭，发现豌豆的生物量增加了60%，大豆的产量增加了50%，绿豆的产量增加了22%［35］。刘世杰等［36］研究发现，黑碳能够促进玉米苗期生长，其株高、茎粗分别比对照增加4．31～13．13cm和0．04～0．18cm。生物炭的存在
