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    草木炭能做啥?

    瀏覽:515發表時間:2022-03-24 18:02

    1.什么是草木炭

    草木炭是生物炭的俗稱。草木炭是由植物殘體在缺氧或絕氧的情況下,經高溫熱解產生的富含碳素的固態物質,一般特指利用農林廢棄生物質制成的炭。生物炭主要組成是碳、氫、氧和灰分,具有高度的芳香化結構、物理的熱穩定性和生物化學的抗分解性。生物炭呈多孔狀結構,具有較大的比表面積,吸附和持水能力較強。生物炭帶負電荷,能形成電磁場,表面的羧基基團能夠產生較大的陽離子交換容量。生物炭的灰分主要是硅、鉀、鈣、鎂、磷、鈉等元素,還有硫、鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬等微量元素,因生物質源和熱解溫度不同,灰分總質量分數占生物炭的25-75%,差別較大。生物質熱解溫度高低會影響生物炭的酸堿性,隨著熱裂解溫度的升高,酸性基團下降,而堿性基團上升。所以,高溫熱解的生物炭呈堿性,而中低溫熱解的生物炭呈中性至弱堿性。

    草木炭用于農業耕作已有久遠歷史,直到現在農村也有制作草木炭用作農田底肥,只是不能科學應用而已。但在科學界,生物炭的研究和應用一直沒有得到足夠重視,到20世紀90年代中后期,為了應對氣候變暖,在尋求更有效降低大氣二氧化碳濃度及化石燃料碳排放的技術過程中,科學家從Terra?Preta研究中認識到了生物炭作為二氧化碳俘獲和碳封存劑的重要性,進而才重視生物炭在改良土壤、改善肥料性能和促進農作物豐產的價值,以至于聚焦研究南美洲亞馬遜盆地土地肥沃的成因。在哥倫布進入南美大陸之前,南美洲土著人就用草木炭作為改良當地高風化淋溶土壤的主要材料,這種黑土至今是全球最肥沃的土壤之一。

    草木炭對農業生產的價值主要表現在如下三個方面:

    (1)提高肥效:生物炭的多孔性、高比表面積、高吸附性和高陽離子交換量,不僅能夠吸持有機質養分,而且還可吸持氮、磷、鉀等無機養分,能夠控制養分緩慢釋放,避免養分的揮發和流失,提高肥料的使用效率,節約施肥量。我國化肥平均有效利用率不到30%,肥料有效成分的流失,每年折合人民幣高達1000多億元,并且肥料有效利用率呈逐年下降趨勢:上世紀90年代,氮磷鉀的利用率分別是30-35%、15-20%和35-40%,而進入本世紀近幾年,大田作物氮磷鉀的有效利用率分別是21-28%、8-13%和25-30%,肥料浪費愈發嚴重,既制約了農業增產和農民增收,又污染了環境。全國地表和地下水總氮和總磷污染來源,農業貢獻分別是57.2%和67.3%,形勢非常嚴峻。利用草木炭的吸附作用,將草木炭與其它化肥復合生產緩控釋肥料,可以顯著遏制肥料養分流失,提高有效利用率1倍以上,對農業節約投入、增產增收和環境保護具有重要意義。

    (2)提供養分:草木炭作為土壤腐殖質中高度芳香化結構組分的來源,不僅能穩定土壤有機碳庫,而且能夠吸收溫室氣體二氧化碳,增加土壤活性有機碳源,促進農作物對碳的轉化吸收。生物炭的灰分主要是硅、鉀、鈣、鎂、磷、鈉等元素,還有硫、鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬等微量元素,雖然不能滿足農作物生長需要,但具有無機養分仿生化、平衡化的特點,可以為農作物提供全面的養分,既是化學肥料的補充,減少化肥使用量,又能提供農作物必須的、而普通復合化肥無法提供的微量元素,對農業平衡施肥、增產增收和保證作物品質具有重要作用。

    (3)改良土壤:草木炭表面多孔、容重低、粘性小,能夠降低粘質土壤的容重和硬度,改善土壤板結,提高土壤的透氣性。草木炭可以增深土壤顏色,增加土壤吸熱能力,進而提高土壤溫度,促進農作物生根發芽。草木炭具有優良的吸附和持水能力,能夠穩定和增加土壤團聚體,改良沙土質貧瘠土壤,增加持肥持水能力。草木炭能夠改良土壤的酸堿度,改善土壤墑情。草木炭能夠改善土壤微生物生長環境,提高微生物豐度,促進微生物對礦物分解和多糖分泌,提高土壤肥力。生物炭能夠束縛土壤中的重金屬和有毒物質,凈化和吸收污染物,避免它們進入植物體,并且可以抑制土壤病蟲害繁衍累積,對改善農作物品質有較好效果。

    2.利用草木炭生產炭基肥料

    生物炭基肥料(biochar based dertilizer)是近幾年得到系統化研究和發展的肥料品種,其對農業生產的重要意義,已得到國際廣泛認可和關注,開發研究和推廣應用逐漸成熟,生產和使用逐漸科學、合理和規范。我國對生物炭基肥料的開發應用也非常重視和支持,我國在“十四五”期間要實現化肥施用零增長,甚至降低使用量15%,開發和應用具有長效緩釋養分、增效增產、改善土壤和作物品質的生物炭基肥料是農業創新的戰略決策之一,2016年農業部著手起草<生物炭基肥料>行業標準,同年12月23日迅速頒布,規定2017年4月1日開始實施。2020年農業部又頒布實施了<生物炭基有機肥料>標準NY/T3618-2020,進一步完善和規范生物炭基肥料的品種系列。相關生物炭基肥料的NY/T3041-2016 和NY/T3618-2020兩個標準的頒布和實施,對生物炭基肥料的發展將起到重大推動作用。

    農林生物質秸稈、谷殼、果殼、玉米芯、樹葉、樹枝、樹皮、鋸末等燃燒、氣化或液化后產生的草木灰,如果固定碳不小于25%,就是典型的可以農用的生物炭,可以與無機肥和有機肥配伍,生產各種生物炭基肥料。

    鑒于生物炭的特性,只有將其它化學肥料與生物炭復合,才能充分發揮生物炭的吸附作用。所以,生物炭基復合肥料是以生物炭作為載體,吸附化學肥料,起到緩釋控釋養分的作用,提高養分利用率,達到增產增收的目的。

    特別注意的是,碳含量大于25%,黑色的草木炭才能做炭基肥料;灰色甚至灰白色的草木灰,因含碳量很低,吸附能力差,不能用于炭基肥料。

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