生物质炭（精选11篇）
生物质炭 篇1
引言
我国是木炭生产及使用大国,仅化工、冶金、食品加工对木炭的年需求量就达1200万t,木炭出口达600万t以上。国家统计资料表明,每年农作物剩余物为60~70亿t,其利用率仅为20%,而80%被抛弃[1]。尽管国家实行了天然林保护工程,使木炭的生产和出口受到限制[2],但其需求量仍在逐年增加、供不应求,供需矛盾突出。鉴此,人们利用农林业加工脚料等废弃物为原料加工成炭化物,机制炭应运而生。该类产品由农林废弃的松软散生物质经高压机械挤压、高温缺氧炭化制成的优质工业原料,被作为木炭的一种替代品,其热值高、燃烧火力旺、无烟、无味、无污染,可解决生活能源紧张、环境污染问题,同时降低木炭生产成本[3,4]。然而不同原材料制得的机制炭质量差异较大,农业废弃物秸秆类机制炭因含硅等矿物质含量较高、抗压抗碎性差等原因的影响,市场竞争力较差。经试验证明,机制炭原材料的组成直接影响机制炭的机械性能,与木质素为主的材料所制炭化物相比,纤维素含量高的材料所制成的机制炭理化参数较低,但可通过材料组分组合优化,获得均高于焦炭的产品。
本文采用坚果(如核桃、油茶籽、香榧等)经加工后分选并拉回的果壳与农作物秸秆及中草药生产厂经提取有效成分后被抛弃并晒干的中草药渣混合,再掺入少量锯木屑或含木质素较高的木材加工后的废弃物,再利用制炭过程中释放的余热进一步对其加热脱水[5],使含水量降至10%以下后输进制炭机压成炭坯,并装入炭窑,通过点火于无氧状态下自燃炭化制成炭块。
1 材料设备与方法
1.1 材料设备
(1)材料:
果壳类(油茶壳、核桃壳、香榧壳),秸秆类(药渣、小麦、水稻、玉米、豆类),锯木屑。
(2)设备:
ZT-03环保型高密度制炭机;HGJ-01型滚筒气流式连续烘干机;SJ-型滚动式连续筛粉机;炭窑(黄山市金秋炭业有限公司自建)。
1.2 实验方法
1.2.1 机制炭制备
(1)工艺流程(见图1)。
(2)制炭。
取果壳类和秸秆类废弃物分别以0∶1、2∶3、1∶0比例混合,加入15%的锯木屑,混匀,经粉碎、烘干,进入制炭机压制成炭坯,再送入炭窑,经点火后于无氧状态炭化炭块,测定机制炭的各项理化参数。
1.2.2 理化参数的测定方法
灰分、水分、挥发分和固定碳按GB/T17664规定的方法测定;热值按GB/T213规定的方法测定;抗压、抗碎性参数参考该实验室穆姝慧[6]设计方法测定。
2 结果与分析
表1所示为果壳与秸秆混合物制得机制炭理化参数。理化参数的选择参照国家对原薪柴所烧制炭制定的产品标准。其中光泽度、抗压和抗碎性为课题组和市场营销员从实践中摸索出所需的参数。结果表明秸秆类材料制得的机制炭理化性能明显比果壳类材料的机制炭差,但两类材料经混合生产的机制炭的各项理化参数接近国家标准,表明其产品可以部分替代原薪柴炭[7]
2.1 秸秆类材料制得的机制炭
秸秆类材料含大量纤维素和一定数量的矿物质,其中纤维素的构件分子含较多羟基,每个分子中碳原子只能通过羟基提供形成氢键的氢原子而与水分子结合,不仅导致在加热过程中烘干、脱水、粘结的时间长,而且弹性较高难以被压紧,导致碳棒疏松、散碎炭较多,成型率较低,热值低,燃烧时间较短,水分、挥发分、灰分也较大,从而降低产品等级,难以达到国家标准。
2.2 果壳类材料制得的机制炭
果壳类材料中含丰富的脂类物质和一定量的含苯丙烷基为结构单位的木质素,它们与纤维素碳化物不同,体现在烧制过程中能随着加热压模过程中正常升温使材料先发生软化,然后液化,从而提高了被压缩材料的可塑性,材料颗粒能紧密粘结形成结构致密的料坯,加速料坯着火进程。
2.3 果壳、秸秆混合材料制得的机制炭
果壳与秸秆以2∶3的比例混合后,制炭原料中含有适量脂质、木质素,所制机制炭的各项理化参数能达到国家或行业的相关标准,实现合理利用秸秆类的废弃物,尤其是药渣,减少了原地焚烧CO2的排放和对环境的污染。因此,通过对果壳等富含脂质和木质素的材料可以作为黏合剂并以一定的比例与木质素脂质含量少的材料混合,制得符合国家标准的机制炭。
3 讨论与建议
3.1 机制炭原料组分对机制炭质量的影响
从机制炭的市场销售情况了解到,机制炭的质量如何使企业经济效益受到直接的影响,主要体现在炭的等级差价和企业付出劳动所产生的逆差。因此,欲获机制炭的高效益,不仅不能使生产断断续续,而且需要解决机制炭材料的组成问题,提高机制炭致密度,增强抗压、抗碎性,使其质量达到二级以上,长途运输损耗率低于3%。结合该项研究,通过网上检索,了解到全国30余家机制炭生产单位的机制炭原材料组成和来源与安徽省黟县金秋炭业有限公司机制炭的材料来源比较,从不同品种机制炭相关的参数、机械强度中发现凡是由竹子、杉木等加工的木屑、桑树条含木质素、脂质量高的材料所烧机制炭与其他有机物(如药渣、秸秆及稻壳)所烧制炭的质量及销售价相比,前者的性能不仅优于后者,处于一、二级品,且二者差价达到1/3以上。
木质素、脂类物质在烧制过程中能随着加热压模过程中正常升温,发生软化,然后液化,从而提高了被压缩材料可塑性,使碎片颗粒紧密粘结形成结构致密的料坯;而纤维素类虽然能被压成一定密度(1.10g/cm3)的料坯,但其所含木质素、脂类相对较少,使其压模过程中因脂质和木质素含量少,不仅提高了压缩时的摩擦力,而且降低颗粒间粘合力,导致难以将颗粒挤紧,经烧制后炭块质地疏松、运输过程中易被震碎。因此,机制炭质量优化途径及如何对低木质素材料废弃物利用在于原料的成分组成。实验亦证明适当不同类型的材料混合制得的机制炭质量介于两者之间,这为充分利用农业废弃物、工业废弃物作为生物质能源提供了一条新的途径。
3.2 机制炭生产工艺流程对原料的选择值得注意
机制炭质量的主要要求是木炭的固定碳含量需在80%以上,才能达到机械强度高、水分和杂质少等特性。以农林废弃物(如锯木屑、废枝条等)为材料,经特殊工艺加工成型,不破坏森林资源,能充分利用农产品加工次级材料。但不同原材料机制炭的理化参数差别较大,而不同地方农林废弃材料来源对设备型号性能的要求也有别,如粮食、经济作物产区的农林废弃物和林业产区的废弃物材料组成分显著不同。对木质素含量高的材料,因木质素、脂质在适当温度下(200~300℃)可软化、液化,当施以一定压力可使其颗粒材料相互粘附胶结,冷却后即可固型化,而对于木质素类含量低的材料,软化较难,需提高温度,增加了设备的负荷和能耗。
3.3 机制炭中的环境污染对城市环境的影响依然存在
有一定规模且生产效益较好的机制炭厂一般都处于乡镇或城乡交接带,环境较差,处处烟雾缭绕,黑云翻腾。其原因除管理差外,另一个重要的原因是未按照环保要求进行生产。突出的表现在对压模成型制坯的环节未把握好,所压成的炭坯因质地松软而着火炭化慢、燃烧过程中未及时开门送气、提高炉温、促进无氧炭化,尤其是精制阶段炭化的火候未正确调整,导致炭化不充分及遗留灰烬较多,对环境污染严重。此外,在点火时若通气不畅,火苗不能及时上下左右展开,上下里外炭化不同步,致使黑烟较浓,车间空气极不透明,影响工作人员健康,故需加强对技术人员的岗位培训和环境污染处理。大城市的类似企业环保较好,虽然环境不像乡镇类似企业那么差,但因原材料来源比较单纯,尤其是对那些缺少来自乔木类的加工废弃物所生产的机制炭的主要材料是树木修剪枝条,这类材料的炭坯燃烧快,炭化迅速,炭棒疏松、散碎炭较多,成型率较低,影响产品质量等级。因此,对城市机制炭还需加强材料的搭配,借以降低成本、提高经济效益。
综上所述,机制炭是一种高能清洁燃料,品质优于传统烧制的木炭、竹炭,符合环保要求。不同原料制成的机制炭优劣差异显著,鉴于富含木质素与纤维素含量高的原料料按照比例混合,能够制成达到国家对机制炭质量要求的机制炭。因此,只要在加强机制炭科学管理的同时,密切注视原材料的科学组合,能使企业获得较好的效益,并提高对资源的利用效率。
摘要：机制炭是一种将农作物、竹林等加工后废弃物生产的炭化物。采用经反复实践及实验筛选出的富含木质素和脂质的材料(各种果壳)作为黏合剂与其他农作物废弃物以2:3的比例掺和制成机制炭,使农林废弃物转化为再生能源。通过对该机制炭的理化参数的测定,其含水量为5.80%、热值为7866J/g、固定炭为92.9%、密度为1.08g/cm3、灰分为8.62%、挥发分为10.12%、光泽度一般、抗碎性为72.9%、抗压性为2.49Mp/mm3,参照国家相关标准,所测技术参数基本符合要求,表明该类产品只要保持良好的材料组合同样具有较好的市场竞争力。
关键词：机制炭,材料组合,木质素,纤维素
参考文献
[1]Yahya Hamgeh,Ali Akbar Enayati.Canola stalks as a raa material for pulp and paper prodution-kraft and soda pul-ping invetigation[A]//International Symposium on Bio-mass Material Science&Technology:Huangshan AnHui,2009:327-337.
[2]张文标,王伟龙,等.机制炭理化性能的研究[J].浙江林学院报,2003,20(2):215-218.
[3]曲静霞,姜洋,潘亚杰,等.大型机制木炭生产线设计与性能评价[J].可再生能源,2004,(3):46-48.
[4]侯秀芳,孙锡煌,董连兴.锯屑机制炭生产技术[J].木材加工机械,1995,(2):12-13.
[5]束霞霞,余梅,杨燕燕,等.制炭机螺杆与料筒补焊材料的选择[J].节能,2009,(11):52-53.
[6]穆姝慧,蒋立科,朱祥祥,等.药渣机制炭特性参数对其市场影响的研究[J].化学与生物工程,2009,26(12):89-91.
[7]何光设,姜洋,曲静霞,等.外热式干馏机制炭生产工艺探讨[J].节能,2004,262:47-48.
生物质炭 篇2
农忙过后，全家人靠父母双手农忙种地，农闲搞副业赚工分过日子，那时代，生产队分配的“口粮”工分粮不够，需要搞副业拿钱买工分粮，于是，靠山吃山，养家糊口，烧火炭深深烙上农耕时代生产方式的印记。
烧火炭：建火炭窑、砍木柴、肩挑木柴、入窑、烧窑、出火炭、砍毛竹做成火炭笼、出火炭装上火炭笼，肩挑到圩日，或工厂出卖，或供销社收购，时间的老人在诉说着一道鲜为人知的风景和故事。
新建火炭窑：首先要选好建窑的位置，找个缓坡地方，依山顶上的方向挖圆形大坑，建造火炭窑，一般为2平方米的圆柱体的土坑，把土坑内所有的土方清理到前面的窑平台，以后作为木柴堆场之用，完毕，土坑前面预留高约1.2米，宽0.8米的窑门，对着窑门的正对面，最里边挖一根和左右各挖1根,共3根烟囱，烟囱的平底端要低于窑内地平10公分，烟囱在薪柴燃烧时才会通气，窑洞的旁边要紧挨着在窑址挖上烧火坑，留个类似象“灶台”供烧火之用，火坑顶端倾斜开一个10公分洞口连接火炭窑洞。是引燃火炭窑洞的必经之路。
闽南一带森林都是阔叶林，砍柴烧火炭都是一个方块挨一个方块连片砍伐。不论“定柴”：如红栲树、“石枋、”白科、“冇柴”：五叶加、什柴等，一律砍成长短不限，长则1.8米左右，短则1米左右，把4000-6000斤木柴用“Y”，字形，称“柴担”顶着，人扛肩挑的辛苦劳作，把木柴扛到堆场。接着“入新窑”，即把堆场的木柴拿到开挖好窑洞“入柴”，把砍好的木柴大头朝上，小头朝下靠地面，以减少“柴糟”(闽南话)，规格比较大的“大柴”需用砍刀辟开，方可进窑。排列方式采用竖着一根紧挨着一根装进窑洞，窑洞周围边木柴装短的，中间装长的(1.8米)，依次叠成“凸”字形的圆锥体。入窑木柴堆得越密越严实越好，便于燃烧，中间呈圆锥形凸起，就地取材，做成“柴挤”;一排排挤压在已经入窑木柴之上，在入窑后的柴薪上覆盖树叶，然后就地取材，用周围的湿润黄土填上20公分，从窑洞周围由外及里一层叠加一层，用夯土工具夯实，直到窑盖顶端，作为窑盖，此时，建造新火炭窑“入柴”大功告成，把预留窑洞窑门用石头或砖块砌起来封闭，只在窑门底端留一个10公分的小通口，做为烧炭“生木材”排出的“柴水”，窑门前挖个小坑，盛着“柴水”，把“三合一”即混合泥土，木灰，柴水，以便“窑洞上火”时粉刷裂痕之用途。居于以上，就可以在旁边的火坑里开始点火烧火炭。
入窑点火，事关成败，这是重大的事儿，在那困难的时代，父亲烧火炭窑自带餐饭，即“加志饭”(用草席编织装着的饭，闽南方言)选个吉位，压上寿金，点香敬拜窑公或土地神，以达趋利避害，吉祥生财。
“烧窑”：在火坑里点火燃烧，把堆场分类捡来的冇柴、什柴连续烧火，新立窑一般要烧两天两夜，旧窑或“热窑”一般一天一夜，使火焰烧着了窑洞的所有木柴，火坑燃烧熊熊烈火，经过必经之路，把窑洞的木柴“着火点”从木柴顶端“闷火”燃烧，慢慢延伸至窑底地面，使整个窑里4000斤左右的木柴都烧遍了。
一缕又一缕的窑烟，在阳光下，在夕阳的余辉里，飘过山涧，越过树梢，在布满晚霞的天空飘荡......
此时，看“火候”是关键，起初点火烧木柴时，三根烟囱“冒烟”是：气雾——白烟——隆烟滚滚——青烟，实践出真知，父亲告诉说：“一看，青烟一过，二看窑门撒湿水“起泡”，检验窑洞里薪柴燃烧的位置，达到原窑门的三分之一，说明整窑“闷火”已经在窑洞里燃烧，此时，当机立断应该停止在火坑烧火，且首先封掉火坑烧火窑门，才不至于窑洞里木柴顶端燃烧成木灰，保持火炭成形，3根烟囱用泥土全部封闭，即“封窑”，窑门底端原预留出“柴水”的通口处也相应封闭。
封窑后，每天都需要巡看火炭窑一至两次，叫“巡火炭”，检查巡看：火坑窑门、窑洞窑门、窑顶盖、烟囱等处是否裂痕漏气，如果漏气就得用泥土渗木灰水刷过一遍又一遍，确保窑洞内绝对封闭，这样抚摸窑门，刷上水不再冒“气泡”，说明新建火炭窑成功，经过1-2天，冷却后即可开窑出火炭。
出火炭：事先把砍好的毛竹，砍成“竖篾”，做成六角形状火炭笼，在六角笼空间柱体垫上树叶，把开窑的火炭一一装进火炭笼，封上火炭笼盖，就用肩膀挑去圩上或工厂或市场出售，或供销社收购，其规格两种：每笼装50斤、40斤，挑一担100斤，或80斤。一般说来300-320斤薪材烧100斤的火炭，整窑出火炭10——15担不等，100斤卖价格3.3元，80斤卖价格2.8元。
由此说来，整窑火炭从连片砍木柴开始，到扛木柴至堆场，入窑——烧窑——出火炭，砍竹做成火炭笼，整个工序需花7-8天的劳动日(建新窑的除外)，建好第一窑火炭出炭后，即旧窑，需窑顶盖上顶棚，加于防护，防止冒雨坍陷，质量好的，连续使用好几年，越烧越坚固。
那个年代，城乡差别大，消费层次不同，当城里人用上火炭烧制五谷佳肴，循着味，闻着香，这里有乡下的农人人扛肩挑辛苦劳作，有忙碌中寻找的快乐…..
如今，现代化炊具代替了传统的锅灶，燃气，液化气代替了柴草，烧火炭的这种手艺已经淡出人们的视线，在偏远的山区等地，还留有这种技艺。
作者：张荣仁
生物质炭 篇3
关键词 砖红壤 ；生物质炭 ；土壤养分 ；pH值
分类号 S153.6
Effect of Biochar on the pH and Nutrient Content in Latosol
PAN feng'e1） SUO Long1） HU Junpeng1） WANG Xiaoqi1）
JI Yalan1） LUO Chencheng1） HE Qiuxiang2） ZHU Zhiqiang1）
（1 Collage of Agriculture， Hainan University， Haikou， Hainan 570228；
2 College of Horticulture and Landscape Architecture， Hainan University， Haikou， Hainan 570228）
Abstract The aim of the present research was to supply the theoretical basis for the national utilization of biochar to ameliorate soil in tropical area. Incubation experiments were used to study the effect of biochar on pH and nutrient content in latosol under different soil moistures. Results obtained show that application of biochar significantly increase the soil pH and soil organic carbon， total N content， total P and total K content. Flooding the soil applied with biochar increased the content of available nitrogen， but decreased the content of available P and K significantly. When biochar was utilized to improve the soil， soil moisture should be considered.
Keywords latosol ； biochar ； soil nutrient content ； pH value
生物质炭是生物材料在厌氧或绝氧条件下进行裂解而产生的含碳丰富的固体物质[1]，因其具有碱性、表面多孔，同时具有丰富的孔隙结构、巨大的比表面积、较高的表面能和大量的表面负电荷等，因此其在土壤改良应用上具有很大的潜力[2-3]。
中国生物质炭农用的研究工作已经在砂姜黑土[4]、塿土[5]、潮土[6]及红壤[7-9]等土壤类型上开展，这些土壤主要分布在温带以及亚热带气候区。砖红壤是海南主要的土壤类型，因高温多雨的气候而导致该种土壤有机质少、pH低。水田和旱地因土壤水分的差异可能会影响生物质炭对土壤性质的作用。目前，关于生物质炭对砖红壤性质影响的报道还比较少。鉴于此，本研究利用室内培养试验，研究不同水分培养下生物质炭对砖红壤性质的影响，为生物炭在砖红壤改良上的应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试土壤是由花岗岩母质发育而来的砖红壤，采集深度为0～20 cm。采集的土壤经室内风干后，除去植物根系及石砾，过2 mm筛后用于培养试验；另取部分风干土进行理化性质分析，其中土壤pH 4.92，有机质含量15.70 g/kg，碱解N含量43.89 mg/kg，速效P含量72.89 mg/kg，速效K含量139.41 mg/kg，土壤田间持水量17.68%。
生物质炭由中国科学院南京土壤研究所提供，由玉米秸秆于400℃条件下经厌氧热解制备而成，生物质炭的pH为9.21，C、N、P、K含量分别为493.1、21.2、0.77、62.8 g/kg。
1.2 方法
1.2.1 试验设计
试验设2个处理，即土壤添加生物质炭（生物质炭用量为风干土质量的1.5%）和不添加生物质炭（CK）2个处理。培养时土壤水分设75%田间持水量处理和淹水处理。75%田间持水量是模拟旱地最适水分环境，培养期间使土壤水分始终维持在75%；淹水处理是模拟水田环境，培养期间始终在表土上维持2 cm水层。称风干土4 kg置于塑料桶内，然后按风干土质量的1.5%称取生物质炭，与土壤混合均匀；然后按水分要求加入适量的水。采用质量法保持土壤含水量不变。每处理3次重复。
培养2个月后采集培养土，进行土壤基本化学性质分析。
1.2.2 分析项目及方法
土壤基本性质分析参照鲍士旦[10]的方法进行，其中土壤pH值采用pH计测定（2.5∶1，水土浸提）；土壤有机碳测定采用重铬酸钾-浓硫酸外加热法；土壤碱解N测定采用扩散法进行；土壤速效P用NH4F-HCl浸提（钼锑抗比色法测定）；土壤速效K采用醋酸铵浸提（火焰光度计测定）。
1.3 数据处理
利用Microsoft Excel 2010 进行试验基础数据的处理；采用SPSS19.0软件进行数据方差分析；处理间差异采用Duncan多重比较方法，差异性水平为0.05。
2 结果与分析
2.1 对土壤pH的影响
生物质炭可以显著提高土壤pH值，不管是75%田间持水量还是淹水，添加生物质炭的土壤pH值显著高于没有添加生物质炭的土壤（图1-A）。培养水分的差异影响生物质炭的作用效果，淹水土壤pH高于75%田间持水量的土壤pH；75%田间持水量下土壤pH增幅高于淹水培养。
2.2 对土壤有机碳含量的影响
淹水或者75%田间持水量下，添加生物质炭显著提高土壤有机碳含量。不同水分下，土壤有机碳含量增幅不同；75%田间持水量下，土壤有机碳提升幅度高于淹水土壤（图1-B）。
2.3 对土壤N含量的影响
生物质炭显著提高土壤全N含量，增幅达36.96%～41.94%，不同水分下的土壤，全N含量没有显著差异（图2-A）。
生物质炭添加与否对土壤碱解N含量的影响不显著，但不同培养水分的土壤碱解N含量存在显著差异（图2-B）。淹水土壤的碱解N含量显著高于75%田间持水量下土壤。
2.4 对土壤P含量的影响
土壤全P含量以淹水且添加生物质炭的最高，其次为75%田间持水量下添加生物质炭的土壤，不加生物质炭的土壤全P含量最低，且不加生物质炭的土壤在不同培养水分下的全P含量没有显著差异（图3-A）。
添加生物质炭显著提高土壤速效P含量（图3-B）。淹水及75%田间持水量下，添加生物质炭的土壤速效P含量相对于CK分别提高了48.06%和44.49%。土壤水分差异造成土壤速效P的含量不同。不添加生物质炭和添加生物质炭的土壤在75%田间持水量下的土壤速效P含量分别是淹水下的2.99倍和2.87倍。因此，淹水显著降低土壤速效P含量。
2.5 对土壤K含量的影响
土壤全K增幅因土壤水分差异而不同，75%田间持水量下，添加生物质炭的土壤全K含量显著高于CK；淹水时，添加生物质炭的土壤全K含量与CK间差异显著（图4-A）。
添加生物质炭显著提高土壤速效K含量（图4-B）。添加生物质炭的土壤速效K含量在75%田间持水量及淹水条件下较CK分别提高了467%和314%。培养水分差异对添加生物质炭的土壤速效K含量影响显著，但对CK速效K含量无显著影响（图4-B）。75%田间持水量下更利于提高添加生物质炭的土壤速效K含量。
3 讨论与结论
土壤pH是土壤的一个重要属性，对土壤养分有效性及植物生长影响较大。将生物质炭施入土壤后显著提高土壤pH值（图1-A）。添加生物质炭能提高土壤pH已被大量研究证实[11-12]，这与生物质炭本身的碱性有关；此外，生物质炭中含有的有机官能团及碳酸盐等碱性物质[13]都可以中和土壤中的氢离子，从而提高土壤pH[14-15]。淹水土壤pH高于75%田间持水量下的土壤，可能是由于淹水土壤的还原环境增强，如淹水条件下硝态氮还原，土壤中的硝态氮含量降低，硝酸根是一种强酸离子，如果土壤中存在大量的硝态氮，pH就较低，相反，如果硝态氮明显减少或消失，pH往往就会上升[16]。孟赐福等[17]的研究也证实，淹水可以提高酸性土壤的pH。因此，添加生物质炭的土壤pH在淹水条件下增幅最大。水资源丰富、灌溉便利的地区，通过淹水改良土壤酸度也是可行的。
土壤有机碳是衡量土壤肥力的重要指标之一。生物质炭施入后可以显著提高土壤有机碳含量。生物质炭为稳定芳香环结构的碳，具有超强的生物稳定性，难以被微生物降解[18]，将其添加到土壤后部分生物质炭经过转化可成为土壤有机碳的一部分[19]。一般而言，生物质炭在土壤中的平均停留时间长达2 000 a，半衰期大约为1 400 a，培养过程中由于生物质炭降解而产生的CO2非常少，这也是生物质炭对温室气体的减排起作用的原因[20]，但这也意味着生物质炭是可以被分解的。Nguyen等[21]研究认为，淹水条件下生物质炭的矿化和氧化速率低于土壤水分不饱和的条件下，这也就意味着淹水下，生物质炭更能提高土壤有机碳含量，但本研究却相反，可能与生物质炭中的碳酸盐有关。研究表明，碳酸盐是生物质炭中碱性物质的主要存在形态[15，22]，淹水时土壤中的大量水分可溶解生物源碳酸盐，其中的C变成CO2溢出。由于培养时间短，75%田间持水量下氧化分解造成的C损失量小于因淹水溶解释放而造成的C损失，从而使得淹水下土壤有机碳含量低于75%田间持水量下。
生物质炭制备过程中，含N有机物可以转化成杂环氮结构，该结构较为稳定，当生物质炭施入土壤后仅增加土壤全N含量。因此，施入生物质炭的土壤，75%田间持水量和淹水下的全N含量差异不大，都显著高于CK。对于碱解N而言，不同水分处理之间存在显著差异，淹水土壤的碱解N含量显著高于不淹水的。可能是由于淹水抑制硝化作用，从而抑制土壤NH4+的转化，75%田间持水量则有利于矿化和硝化的进行，硝化过程会产生N2O及NOx，从而降低了土壤中的矿质氮含量，使得其碱解N含量低于淹水土壤。淹水条件下，添加生物质炭的土壤碱解N含量相对较低，可能是由于添加的生物质炭对土壤中的NH3/NH4+具吸附作用而造成[23]。另外，生物质炭中含有的微量易降解有机物质的降解也需要从土壤中吸收矿质N，此时生物质炭的施用有增加固N的功效[24]，这些都有可能降低淹水条件下添加生物质炭的土壤碱解N含量。
生物质炭制备的过程中，原材料中的P被保留下来，多以可溶性形式存在[25]。生物质炭添加到土壤中后，本身含有的P释放到土壤中，土壤速效态P含量提高。淹水下土壤的速效P含量低于75%田间持水量下的土壤，可能是由于淹水下出现了大量还原性Fe、Mn等物质，这些物质与P反应后生成难溶性的磷酸盐，从而降低了速效P的含量。
生物质炭中的K含量高，而且易于释放[26]。添加生物质炭能显著提高土壤全K和速效K含量。不同培养水分下，土壤K含量尤其是速效K含量存在显著差异，可能是由于水分含量在一定程度上影响到生物质炭中K的溶解；或者是淹水条件下，大量的K被溶解，从而造成土壤中K含量的降低。
生物质炭可以显著提高砖红壤的pH，增加有机碳、全N、全P和全K的含量，但水分条件的差异会影响生物质炭对土壤有效养分的的作用效果，添加生物质炭并淹水，有助于提高土壤碱解N的含量，但显著降低了土壤速效P和速效K的含量。
参考文献
[1] Zhang L H， Xu C B， Champagne P. Overview of recent advances in thermo-chemical conversion of biomass[J]. Energy Conversion and Management， 2010， 51： 969-982.
[2] Liang B， Lehmann J， Solomon D， et al. Black carbon increases cation exchange capacity in soils[J]. Soil Science Society of America Journal， 2006， 70（5）： 1 719-1 730.
[3] 陈温福，张伟明，孟 军. 农用生物炭研究进展与前景[J]. 中国农业科学，2013，46（16）：3 324-3 333.
[4] 陈红霞，杜章留，郭 伟，等. 施用生物炭对华北平原农田土壤容重、阳离子交换量和颗粒有机质含量的影响[J]. 应用生态学报，2011，22（11）：2 930-2 934.
[5] 陈心想，何绪生，耿增超，等. 生物炭对不同土壤化学性质、小麦和糜子产量的影响[J]. 生态学报，2013，333（20）：6 534-6 542.
[6] 刘 园，Jamal Khan M，靳海洋，等. 秸秆生物炭对潮土作物产量和土壤性状的影响[J]. 土壤学报，2015，52（4）：849-858. DOI：10.11766/trxb201412020611.
[7] 李 明，李忠佩，刘 明，等. 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[J]. 中国农业科学，2015，48（7）：1 361-1 369.
[8] 张 祥，王 典，姜存仓，等. 生物炭对我国南方红壤和黄棕壤理化性质的影响[J]. 中国生态农业学报，2013，21（8）：979-984.
[9] 朱 盼，应介官，彭抒昂，等. 模拟降水条件下生物炭对酸性红壤理化性质的影响[J]. 中国农业科学，2015，48（5）：1 035-1 040.
[10] 鲍士旦. 土壤农化分析（第三版）[M]. 北京：中国农业出版社， 2000：12，30-34，42-48，56-57，76-79，
83-86，100-107.
[11] 陈心想，耿增超. 生物质炭在农业上的应用[J]. 西北农林科技大学学报，2013，41（2）：167-174.
[12] 谢国雄，王道泽，吴 耀，等. 生物质炭对退化蔬菜地土壤的改良效果[J]. 南方农业学报，2014，45（1）：67-71.
[13] Xu R K， Coventry D R. Soil pH changes associated with lupin and wheat plant material incorporated in a red-brown earth soil[J]. Plant and Soil， 2003， 250： 113-119.
[14] Yuan J H， Xu R K. The amelioration effects of low temperature biochar generated from nine crop residues on an acidic Ultisol[J]. Soil Use and Management， 2011， 27（1）： 110-115.
[15] Yuan J H， Xu R K， Zhang H. The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures [J]. Bioresource Technology， 2011， 102： 3 488-3 497.
[16] 唐罗忠，生原喜久雄，户田浩人，等. 湿地林土壤的Fe2+，Eh及pH值的变化[J]. 生态学报，2005，25（l）：103-107.
[17] 孟赐福，袁嗣良. 淹水条件下施加石灰和有机质对酸性土壤性质和磷吸附的影响[J]. 土壤学报，1988，25（2）：146-155.
[18] Schmidt M W I， Noack A G. Black carbon in soils and sediments： Analysis， distribution， implications， and current challenges[J]. Global Biogeochemical Cycles， 2000， 14（3）：777-794.
[19] 高海英，何绪生，陈心想，等. 生物炭及炭基硝酸铵肥料对土壤化学性质及作物产量的影响[J]. 农业环境科学学报，2012，31（10）：1 948-1 955.
[20] Kuzyakov Y， Subbotina I， Chen H Q， et al. Black carbon decomposition and incorporation into soil microbial biomas estimated by 14c labeling[J]. Soil Biology and Biochemistry， 2009， 41：210-219.
[21] Nguyen B T， Lehmann J. Black carbon decomposition under varying water regimes[J]. Organic Geochemistry， 2009， 40： 846-853.
[22] Fuertes A B， Camps Arbestain M， Sevilla M， et al. Chemical and structural properties of carbonaceous products obtained by pyrolysis and hudrothermal carbonization of cron stover[J]. Australian Journal of Soil Research， 2010， 48： 618-626.
[23] Chen C R， Phillips I R， Condron L M， et al. Impacts of greenwaste biochar on ammonia volatilisation from bauxite processing residue sand [J]. Plant and Soil， 2012， 367（1/2）： 301-312.
[24] 谢国雄，邱志腾，章明奎. 施用生物质炭对红壤氮素供应能力的影响[J]. 浙江农业科学，2013（9）： 1 166-1 168.
[25] Angst T E， Sohi S P. Establishing release dynamics for plant nutrients from biochar[J]. GCB Bioenergy， 2012， 5（2）： 221-226.
生物质炭在农田生态系统中的应用 篇4
为了应对土壤碳库以及气候变化, 各类措施已经被广泛实施与应用, 但是效果并不显著[6,7]。例如秸秆还田虽然可以增加蔬菜产量, 但是由于土壤的矿化作用等过程, 并不能对土壤碳库产生持续的影响 (短于30年) [8], 还会造成温室气体排放的增加[9,10]。而生物炭由于其在土壤中的稳定性以及其碳负性固碳理念[11], 在近些年来被作为一种良好的减排措施广泛应用于各类试验中。生物炭是指各种有机植物残体在无氧条件下高温热解或者气化后的固态产物的统称, 能够有效减少农业生态系统中N2O的排放[12,13,14], 增加农业土壤有机碳含量并且不增加或者少量增加CH4与CO2的排放[15,16]。同时, 生物炭还能够改良土壤, 提高作物的生产力, 因而可以作为农业应对气候变化的增汇、增产的双赢途径。
1 生物炭对作物产量的影响
在绝大多数试验中, 生物炭均表现出对作物的增产作用。Jeffery等[17]的研究表明, 施用生物炭对比无生物炭处理的作物产量增加了11.0%±1.4%。Jia等[18]的研究表明, 施用生物炭能够使蔬菜产量增加28%~48%。生物炭具有良好的物理性质和养分调控作用, 能够提高氮肥的有效性, 施入土壤可以显著促进种子萌发和生长, 从而提高作物生产力[19]。生物炭施用量的不同对作物产量同样存在影响。Chan等[20]用采自于新威尔士南部的小牧场周围的平原的淋溶土壤进行了生物炭的萝卜盆栽试验, 处理的生物炭用量分别为0、10、25、50t/hm2, 并设计2个氮肥水平 (0、100 kg/hm2) , 在无氮肥配施处理中, 生物炭用量为10、50 t/hm2的处理比对照分别增产42%和96%, 而其他施炭量对作物产量影响无显著差异。当然生物炭的施入在一些试验中也对作物表现出减产作用。例如在火山灰土上施用生物炭对田间种植的大豆和玉米表现出减产的作用[21], 因此生物炭的增产作用及适宜用量还需视农田作物类型土壤类型和性质以及施肥情况而定。生物炭能够提高土壤中微量元素的有效性, 例如酸性土壤中的钙离子和镁离子等[22,23]。同样, 施用生物炭还能够提高土壤中氮素的利用率[24,25]以及增加土壤中的酶活性[26]。
2 生物炭在酸性土壤中的应用
在热带以及亚热带地区, 土壤p H值低和铝含量高是制约作物产量的限制性因子[27]。随着农业的发展, 为了保证作物的产量, 氮肥的大量施入会导致土壤酸化的现象, 这也会减少作物产量。生物炭含有的灰分元素如钾、钙、镁离子等都呈可溶态, 施入土壤可提高酸性土壤的盐基饱和度, 以提高土壤的p H值、降低酸性土中铝的饱和度。也有研究表明, 非碱性的生物炭对作物没有增产作用[22]。Jeffery等[17]人的研究表明, 生物炭的施入使土壤的p H值提高了0.1~2.0, 变化幅度较大。随着土壤p H值的上升, 土壤中的有效钾离子和磷离子的含量也会增加[28], 并且有毒性的铝离子含量会显著下降[29,30]。因此, 生物炭中的石灰组分不仅提高了植物生长所需的矿物质营养元素, 同时也降低了热带亚热带酸性土壤中铝离子的毒性胁迫作用, 从而提高了粮食生产的安全性。
3 生物炭的固炭作用
通常, CO2通过植物的光合作用, 被各类陆地生态系统中被固定。在光合作用的过程中, 这些1/2的CO2被用于植物用于自身的呼吸作用, 另外1/2通过植物残体凋落的方式返还给土壤, 并在各类土壤微生物以及酶催化的过程中分解有机质生成CO2排放到大气当中, 在这个过程中称之为生态系统的碳中性。在这个过程中, 由于高温热解过程中生产生物炭分解速度慢的特点, 会有比较大一部分的碳元素通过土壤物理过程的保护成为惰性的土壤碳库, 留在土壤中实现农田生态系统的的固碳。生物炭的在农田生态系统中的固碳能力要远远超出其他有机物的施用, 其原因是由于其独特的疏松多孔结构及其芳香环稳定的特性, 保证其在农田土壤中维持长期的稳定状态。在农田生态系统生产的过程中, 会产生非常多的植物残体[31]。通常情况下, 焚烧有机物是一个比较常见的措施, 在此过程中有机物中所有的碳元素都以CO2的形式释放到空气中, 并没有在土壤中增加有机碳的固定。因此, 通过高温热解的方式把生物垃圾转换为生物质炭并应用于农田生态系统中成为近年来的一个热点研究方向, 此措施能够把残留植物部分转化为潜在的生物能源, 还能够有效地增加农田土壤碳固定以及提高土壤的肥力。Marris[32]曾经在综述中提到了在全球范围内生物炭的固碳潜在能力。Okimori等[33]估算, 若印尼每年有36.8万t的作物秸秆以及废弃物, 通过高温热解可转化为7.70万t的生物炭而施入土壤储存, 通过这种方式能够大幅减少农田生态系统向大气排放的CO2的总量。到2100年, 人类活动排放二氧化碳量的1/4将可以通过处理废弃有机质得到的生物炭进行封存, 这可能降低大气中二氧化碳浓度达40 m L/m3。
4 生物炭对温室气体排放的影响
“炭”还是“碳”？ 篇5
全国科学技术名词审定委员会提出关于碳和炭在科技术语中用法的意见,以求形成一个规范｡本文源于此｡
首先,笔者认为,取消碳字,而将它归并于炭字,这是不现实的,也是我国绝大多数化学工作者难以接受的｡用碳作为元素周期表第6号元素的中文名称由来已久｡用一个汉字为元素中文名称始于19世纪末的徐寿,随后发展成以石､气､氵､金为偏旁的独特系统｡取消碳字,不符合科学术语的系统性原则,本文的讨论以不取消碳字为前提｡
其次,笔者建议,保留目前科技术语中大多数以炭组词的术语,以体现科技术语约定俗成的原则｡哪些含炭的术语应该保留?笔者认为应结合其来源来讨论｡
现代汉语广泛使用的大多数由炭字构成的科技术语,其来源有三:
一是我国古而有之的,如“木炭”等｡它们的广泛应用,远早于碳字的创造,创造者不知道它们是元素碳的单质,纯与不纯便无从谈起｡笔者建议,基于科技术语约定俗成的原则,宜保留｡保留这些含“炭”术语的简单判据是:均为碳的单质及其制品的工业名､商业名或俗名,其名古而有之,并被广泛用于技术界和应用科学界,如:木炭､草炭､泥炭､焦炭､炭黑､煤炭､炭精等｡其中“炭精”,指烧制产品(baked carbon),可视为碳单质的俗名,构词能力强,如炭精笔､炭精粉等,建议保留;但源自石墨的“炭精”,建议改称“石墨”｡此外,笔者建议,一些主要从含“碳”元素的角度考虑而新近形成或未来有可能形成的材料的术语,不宜再沿用“炭”这一古字,宜改为用碳构词,如碳钢､碳纤维､碳纳米管等｡其中,碳钢构词能力强,如高碳钢､低碳钢等,而“炭精竿”宜改为“碳纤维竿”;“炭精电极”宜改称“石墨电极”,等等｡
二是源于日文｡
其中首先应提及的是,日语将元素carbon称为“素”(以下日文中的“”均写作“炭”)｡其中的“炭”字承继了古汉语,而许多元素的日文名称缀以“素”字,如水素(H)､窒素(N)､酸素(O)､塩素(Cl)､ﾎｳ素(B)､ﾌｯ素(F)､ｹｲ素(Si)､ﾋ素(As)､臭素(Br)､ﾖｳ素(I)等,也自成体系｡源于日文的“炭素”一词在我国科技界沿用已久,许多人已习以为常｡从发展的眼光来看,既然我国已用碳为元素C的中文名称,借用日文的“炭素”一词必然会渐渐淡出,但若用“碳素”代之,不符合化学术语传统(在元素或单质的中文名称中没有缀以“素”字的),不如用碳取而代之,如“炭素钢”代之以“碳钢”“炭素纤维”代之以“碳纤维”等,但也有部分术语,如将“炭素”改为“碳”,由于不合现代汉语双音节词及四音词的阅读习惯,如“炭素墨水”“炭素油墨”“炭素笔”“炭素印刷”等等,特别是遍布各地的“炭素公司”之类,疑之难改,建议暂时保留｡
另一个来源日语的含炭术语是“活性炭(active carbon)”,日语又用ﾍﾙｽｶｰﾎﾞﾝ表之｡它是日语翻译欧洲含碳术语的典型代表,在翻译时选用了源自中文的炭字,而舍弃“素”字｡但需要指出的是,以碳代炭已是大势所趋,“活性炭”等来自日语的含炭术语已经很少,主要集中于含碳单质的材料｡笔者认为,根据约定俗成的原则,建议保留类似活性炭之类的术语｡但还应指出,虽然我国化学术语中所有含碳化合物都不像日语那样用炭组词了,如碳酸(日语炭酸)､二氧化碳(日语二酸化炭素､炭酸ｶﾞｽ)等,但“石炭酸”是个例外,它来自日语,至今我国医药界仍广泛使用｡“石炭”是日语借用的古汉词(如五世纪郦道元《水经注》),古汉语的“石炭”与现代汉语的“煤”同义｡如今,除了少数方言以外,现代汉语已不沿用“石炭”一词,继续借用日语的“石炭”更没有必要｡如日语将苯酚“carbolic acid”翻译为“石炭酸”,而随着时代进展,英语中早已普遍使用phenol一词代替“carbolic acid”,日语也多已改为ﾌｪﾉｰﾙ,因此笔者建议国内应废止“石炭酸”这一旧词｡此外,来自日语的含炭字的地质学术语,如石炭纪(日语同,carboniferous),即“造煤炭的地质年代”,已沿用多年,建议保留,而“泥炭纪”一词不通用,宜废止｡
我国含炭术语的第三个来源是我国科技工作者翻译欧洲科技术语时,基于上述双重影响而创造的,如焦炭(coke),炭(charcoal)､煤炭(coal)､炭疽(anthrax), 等等｡这些术语大多不与英语carbon对应,而是由古老的“炭”义派生｡笔者认为,这一来源的含炭术语大多历史久远,应用广泛,以继续沿用为宜｡但笔者注意到,英语cementite之一义cementite另一义为碳化铁,即Fe3C, 是碳的化合物,显然不能改为“炭化铁”｡的汉语“渗碳”和“渗炭”目前是并用的｡鉴于前者比后者用得更广泛,而且大多数使用者都意识到,此词是从元素角度创造的,因此,建议只用“渗碳”,废止“渗炭”,如渗碳钢､渗碳体､渗碳炉､渗碳剂等等｡另一个例子是“炭化”和“碳化”｡“炭化”(charring)跟“碳化”(carbonization)在化学学科领域的区分是十分明显的｡前者与“液化”“固化”“气化”等构词法相同,是生成炭之义,这里的炭古已有之,并约定俗成,在中学课程里也有介绍,不宜更改｡而后者与“硫化”､狭义的“氧化”“卤化”等构词法相同,是与“碳”这一元素化合之义,不会误为炭化｡但值得一提的是,与carbonization十分相似的英语术语carburization是“渗碳”(日文“浸炭”),既非碳化也非炭化,另外,在化工行业中常将“碳酸化”(carbonation)简称为碳化(从不用炭化),笔者建议工业界人士不宜如此简化,以免发生误解｡好在诸如此类的术语不多,容易分辨｡
生物质炭 篇6
文献
1 实验
2015年11月28日,在云南农业职业技术学院农场大棚将独蒜头点播,每盆点播1颗。试验分为9个组,每组5盆试样。其中1~9组均施用取自云南农业职业技术学院发酵正常的曲流布料沼气池的沼液;9组:不施用木炭;1组:在土壤表面施用木炭粉;2组:在距土壤表面约3cm的土壤横截面施用木炭粉;3组:在距土壤表面约5cm的土壤横截面施用木炭粉;4~8组:不同质量的木炭粉与全部土壤混合。首次施用沼肥150m L/盆,剩下的沼肥分5次施用,50m L/盆,共施用沼液(未加水)约22.5kg。2016年1月7日统一采收。试验方案如表1所示。木炭粉为市售原木木炭经研磨制成(如表1所示)。
表1 试验方案Table1 Design of the experiments
2 结果与讨论
以大蒜的蒜重量、根数为考察对象,对比研究了9种条件下大蒜的生长情况。各处理对大蒜植物学性状的影响(如表2所示)。
从平均增重来看,1组表面施用生物质炭平均增重值最低,3组在距离土壤表面约5cm的土壤横截面施用生物质炭平均增重值最高,9组对照组平均增重值次于3组,2组和混炭组4~7组增重相当,混炭组8组增重仅高于1组;从平均根数来看,1组的平均根数最多且显著高于其他组,8组的平均根数最少,其他组平均根数相当。由于大蒜种子比重较大,为了更客观的表征生物学特性,特将表1数据作统计处理(如表3所示)。
从平均采收增重比来看,1组最低,3组最高,这与表2的结果一致,这表明在表明施用生物质炭不利于大蒜生长,而在远离大蒜根部约5cm施用生物质炭促长效果明显;从平均根重增重比或平均去根增重比来看,生物质炭对1~8组植株根部的生长有显著促进作用;从单位质量平均根数可以推断,1组的根系最细,3组的根系最粗。
从理论上讲,根细其比表面积大,能吸收更多的养分,而1组的增重比却最少。这与文献
由于大蒜栽培在冬季且栽培时间较短,大蒜仍处理第一生长期,因此,施用生物质炭对大蒜全部生长期的影响,需要进一步研究。
3 结论
在大蒜第一生长期内,不论在土壤表面施用生物质炭,还是在距离土壤表面一定深度的土壤横截面施用生物质炭,还是在土壤中混入不同浓度的生物质炭,平均根重增重比均显著高于平均去根增重比,因此,生物质炭能显著促进大蒜根系的生长。
参考文献
[1]廖承菌,唐世凯,褚素贞等.生物质炭辅助沼肥对生菜生长特性的影响[J].云南师范大学学报:自然科学版,2013,33(6):45-47.
生物炭可处理压裂返排水 篇7
美国西南研究院 (Sw RI) 和得克萨斯大学圣安东尼奥分校 (UTSA) 的研究人员9月9日表示, 一种来源于植物的生物炭, 可以安全、有效和廉价的处理水力压裂后的返排水。
压裂一口井大约需要使用混有砂和化学物质的500万加仑的水。返排水处理是困扰石油和天然气行业可持续发展的一个重要问题。而利用生物炭可以帮助石油和天然气公司节省开支, 且可以很好地处理返排水以便再利用。生物炭可吸收杂质, 如烃类、有机物、杀菌剂和某些无机金属离子。它可以利用一些材料, 如木屑、纸张、树叶, 以及大豆、玉米和其他形式的农业废弃物, 在缺氧环境中加热到高温来制取。
研究人员已对不同生物炭用于潜在的无机离子和有机污染物的吸附能力进行了广泛的研究。研究表明, 生物炭确实可用于过滤某些化学品, 如氯化钙和氯化镁等为美国环保局列为对环境有害的物质, 处理后的返排水可以再次应用于压裂过程。
生物炭在大豆上应用效果 篇8
1.1 试验地基本情况
试验地于2014年设在黑龙江省格球山农场旱田科技园区, 草甸白浆土, 土壤肥力中等, 前茬玉米, 秋翻、秋起垄。
1.2 试验材料
试验共设8个处理, 处理1施用生物炭0.15t/hm2;处理2施用生物炭0.3t/hm2;处理3施用生物炭0.45t/hm2;处理4施用生物炭0.6t/hm2;处理5施用生物炭0.75t/hm2;处理6施用生物炭0.9t/hm2;处理7施用生物炭1.05t/hm2;处理8为对照, 不施用生物炭。
1.3 试验设计
小区试验, 随机排列, 3次重复。小区行长10m, 4行区, 行距65cm, 每小区面积26m2。公顷施磷酸二铵135kg、尿素30kg、氯化钾60kg, 播前分层施肥, 总肥量1/3施于垄下15~17cm, 2/3施于垄下10~13cm, 施用生物炭, 人工播种。供试大豆品种为垦丰16号, 设计公顷保苗30万株。播后封闭灭草, 中耕3次。
2 试验结果与分析
2.1 气象条件对大豆生长发育的影响
多年未遇的干旱年份, 大豆生育期5~9月份降水239.1mm, 历年为438.4mm, 比历年少199.3mm。其中7月份降水31.1mm, 比历年少89.2mm, 8月份降水59.9mm, 比历年少51.2mm。7、8月份正值大豆开花结荚、鼓粒时期, 是大豆需水临界期, 干旱降水不足使大豆植株生长受阻, 植株矮、花荚脱落多, 产量偏低。
2.2 生物炭施用对土壤容重的影响
生物炭施用具有降低土壤容重的作用, 土壤容重的降低有效改善土壤通气状况和蓄水容量, 从而改变了土壤三相, 活化了土壤微生物, 使土壤环境更有利于作物生长。7月29日调查结果显示:施入量少对土壤容重影响不明显, 施用量达到0.6t以上, 土壤容重均比对照降低, 施用1.05t处理降低达到0.04g/cm3。
2.3 生物炭施用对大豆生长发育的影响
生物炭施用不同处理苗期田间观察没有明显差别。进入大豆鼓粒期, 8月24日干物质测定结果显示:生物炭施用量0.15t和0.3t处理与对照地上部干重基本持平, 其它处理均比对照植株干重高, 分析原因为生物炭微孔结构多, 有效聚集营养物质;土壤通气性增加, 有益微生物活动增强, 提高了土壤肥效;大豆根瘤菌的明显增多, 促进大豆生长发育。
2.4 生物炭施用对大豆产量及产量构成因素的影响
秋天进行田间考种, 从考种结果中看出, 生物炭施用量0.15t和对照的株荚数、粒数增幅较小外, 其它处理株荚数、粒数都比对照明显增多。生物炭施用0.9t株粒数最高, 为68.1粒。产量方面呈现对照和施用0.15t处理产量基本持平, 施用0.45t和0.6t处理产量最高, 公顷产量2220kg, 随着生物炭施用量的增加, 产量呈下降趋势。分析原因为生物炭施用量过大破坏了土壤持水效果, 干旱年份影响作物吸收。经生物统计显示, 各处理产量之间差异不显著。
3 小结
利用生物炭改良土壤研究进展 篇9
近年来, 生物炭改良土壤提高土壤肥力和减缓气候变化方向的研究越来越受到重视。生物炭因其结构特性有利于土壤固持养分, 提高养分利用率, 改善微生物环境, 从而达到提高土壤质量而促进作物增产的双赢效果。
1 生物炭的性质与特征
生物炭含碳约为40%~75%, 含少量矿物质和挥发有机化合物, 植物所需的营养元素N、P、K、Ca和Mg等含量也较高。生物炭一般呈碱性, 表面含有丰富的-COO- (-COOH) 和-O- (-OH) 等含氧官能团, 其所产生的表面负电荷使生物炭具有较高的阳离子交换量;生物炭有巨大的表面积和很好的孔隙度, 可影响土壤的通气性、保水能力及生物质对分子的转移和吸附, 同时也为微生物提供了生存和繁殖的场所;生物炭主要由单环和多环的芳香族化合物组成, 这种性质特点决定了它具有更强的化学、生物学稳定性及抗微生物分解的能力。生物炭在土壤中稳定存在的时间因土壤类型和生物炭的种类而有所差异。实际上, 还有许多生物炭的特征尚待确定。
2 利用生物炭改良土壤
2.1 生物炭对土壤物理性质的影响
施用生物炭可不同程度地改善土壤物理性状, 增加土壤水稳定性团聚体数量、田间持水量等;生物炭使土壤颜色加深, 增加土壤的热容量, 从而提高了土壤温度;生物炭容重低、黏性差, 可以降低黏质土壤的容重和硬度, 从而改善土壤质地及其耕作性能。
高海英等将生物炭与土壤按照一定用量混合均匀, 采用土柱渗透装置, 经高速离心机法测定土壤毛管最大持水量和土壤容重 (扰动土) , 并绘制土壤水分特征曲线。结果表明, 在一定土壤水吸力情况下, 生物炭可提高土壤持水性能, 且随着用量增加而增大, 但这种增加效应是有限度的, 超过一定用量 (80t/hm2) 反而会降低土壤持水性能。土壤容重随着生物炭施用量的增加总体呈下降趋势, 这与CHEN等和LAIRD等的研究结果一致。容重是土壤物理特性的一个重要指标, 土壤容重降低一般表明土壤结构得到改善。土壤结构改善也会影响其他土壤物理特性, 如GLASER等指出, 施用生物炭使土壤容重降低意味着总孔隙度和大孔隙增加, 从而可能增大土壤水分入渗速率。
国外研究发现, 巴西亚马逊盆地富含木炭的黑土比相邻无木炭土壤的田间持水量高18%。PICCOLO等和LAIRD等基于室内培养试验表明, 施用生物炭能显著提高土壤的持水特性。施用生物炭可提高土壤的田间持水量, 因此对砂性土这种对水分的保蓄能力很弱的土壤具有很大的意义, 可作为一种有效手段来提高干旱地区沙性土的保水能力。
2.2 生物炭对土壤化学性质的影响
生物炭中灰分含有较多的盐基离子, 如钾、钠、钙、镁等, 可提高土壤的pH值, 因此生物炭可以作为改良剂来中和酸性土壤的酸度;生物炭对低阳离子交换量、酸性土壤的阳离子交换量改善作用十分明显;虽然生物炭的化学结构不同于有机质和土壤腐殖质, 但是, 生物炭与有机质和腐殖质一样可以改良培肥土壤。由于不同类型的生物炭对土壤化学性质的影响不同, 因此, 通过设计生物炭的特性可以选择性地改善土壤的化学性质。
早期的田间试验表明, 施用450g/kg阔叶树的生物炭后, 其土壤 (沙土) 的盐基饱和度是原来的10倍。不同质地的土壤, 施用生物炭后土壤pH值从5.4增加到6.6。且pH值升高幅度在黏土中比沙土和壤土要大。在巴西亚马逊河流域施入生物炭后, 表层土壤的pH值增加了0.4个单位。陈红霞等研究指出, 施用生物炭可以显著提高耕层 (0~15cm) 土壤CEC, 当施用量为2250kg/hm2时与对照相比CEC值增加了3.4%, 无显著差异;当使用量为4500kg/hm2时, CEC值增加了24.5%, 差异显著 (P<0.05) 。
2.3 生物炭对土壤微生物的影响
生物炭的孔隙可以储存大量的水分和养分, 因此成为微生物栖息生活的微环境, 为许多重要的微生物生长和繁殖提供了有利条件, 进而增加微生物的数量及活性。适量生物炭可以提高豆科作物的结瘤和固氮量等, 但生物炭施用量过高反而降低固氮量。因此, 生物炭对土壤微生物的影响是多方面的、复杂的, 作用机制尚不完全清楚。
黄超等研究, 将生物炭加入低肥力和高肥力两种土壤, 施入量分别为0 (对照) 、10、50和200g/kg。结果表明, 生物炭的施用可增加肥力水平较低的土壤中微生物生物量碳量, 施用10、50和200g/kg生物炭的低肥力土壤生物量碳分别比对照增加43.5%、118.4%和248.8%;但对于肥力较高的土壤, 生物炭的施用却降低了土壤微生物生物量碳的数量, 下降程度随生物炭施用量的增加而增加, 施用10、50和200g/kg的生物炭分别降低了高肥力土壤生物量碳的相对比例为2.0%、4.9%和20.6%。
2.4 生物炭对作物生长与产量的影响
生物炭对许多作物生长和产量具有促进作用。生物炭有很好的物理性质和养分调控效果, 能显著促进种子萌发和生长, 从而促进作物生产力。生物炭的用量影响其对作物生长及产量的效应, 在一些土壤上, 低量生物炭可促进作物生长和增产, 而在高用量下作物生物量及产量则降低, 这种减产效应易出现在有效养分低或低氮土壤上。在大部分土壤中施入生物炭可增产多与其对土壤物理、化学性质及微生物活性的改善的间接作用及对降低土壤肥料养分淋失作用有关。
唐光木等研究表明, 施用生物炭能够增加玉米株高、茎粗、玉米地上部茎秆和地下部根的生物量, 降低玉米的根冠比, 且追施氮肥对玉米农艺性状影响不大, 说明施用生物炭提高了土壤养分的有效性, 特别是氮肥的有效性。生物炭施用后, 增加了玉米单穗重、千粒重和总产量, 玉米产量比不施肥和单施氮分别增加了273.23kg/hm2和132.41kg/hm2, 提高了2.75%和1.31%, 这与CHAN的研究结果相似, 但产量提高量相比较低, 这可能与新疆特殊的气候条件和土壤类型有关。
3 研究展望
国内外研究表明, 施用生物炭可以通过改善土壤理化性质、修复土壤污染、提高土壤肥力等形式改良土壤。然而, 目前针对生物炭改良土壤的研究仍有不足, 还需要深入开展, 主要表现为以下方面。
a.生物炭的现代科学基础研究相对较弱, 对于不同种类生物质及不同工艺转化生物炭缺乏系统研究, 生物炭的性质或特征如挥发物、水溶出物特征、酸碱性、孔隙度、物理结构、吸附作用及阳离子交换量等缺乏系统研究。
b.生物炭在土壤中产生的作用和效果与其用量、作物种类及土壤类型都有密切关系。近期研究表明:作物对生物炭施用量反应存在差异, 有的在低用量下就产生明显效果, 但在高用量时则抑制作物生长, 有的在高用量时也有很好的效果, 这种相互矛盾的结果需要进一步探讨。
c.虽然生物炭对土壤环境功能有多方面积极的影响, 但大量施用也可能存在一些不利的方面, 如生物质在热解过程中可能产生少量有毒有机物。因此生物炭长期应用于农业的环境风险还有待评估, 特别在大规模推广应用之前, 需要考虑其可能的负面影响。
摘要：生物炭成为近年来农林、环境及能源等诸多研究领域关注的焦点, 为废弃生物质利用、生物能源生产、土壤改良培肥、肥料创新、温室气体的减排等提出了综合解决方案。通过对近年文献资料的搜集与整理, 对生物炭技术发展历程、生物炭特性、土壤改良及作物增产理论等方面进行论述, 旨在为生物炭在农业领域中更广泛的应用提供思路, 并对我国开展生物炭的应用研究提供依据。
中药炭药研究 篇10
【关键词】制炭；止血；炭药
【中图分类号】TQ461
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0348-01
1 历史沿革
中药制炭已有两千多年的历史，因其有特殊的治疗作用，至今仍广泛用于临床。对中药制炭的原理，作用机制和炮制工艺等依照传统制药技术和中医药理论，运用现代科学知识和技术设备进行理论研究。阐明炮制原理，搞清作用机制、改革工艺、制定质量标准，提高制炭质量，是中药炮制研究工作的一项重要任务。以下谈几点粗浅的看法，供同道参考。
中药制炭应用始于汉代。张仲景《金匮要略》中有乱发烧炭，王不留行、桑根白皮烧炭存性，治疗产后腹痛，小便不利的记载。自晋至唐制炭入药又增加了20余种，其中有大黄、槐角、石榴皮、桑叶等。宋代又增加了厚朴、荆芥等60余种。自唐代以来，始见有些炭药用于止血。如《千金方》中用大黄烧炭治尿血，羚羊烧炭治产后下血，烧乱发、槐角治崩中、漏下、赤白不止等。宋代除有刺猬皮烧末治鼻血等止血作用的记载外。更多的是桅子炭治霍乱，干姜炭治痢，干漆炒炭是为了去其刺激性等多方面作用的记载，用于止血仅是其中的一部分。
元代是炭药止血理论及制炭用于止血的发展时期。葛可久的《十药神书》在总结前人经验的基础上最早提出了“大抵血热则行，血冷则凝，血见黑则止……”的理论。并用“十灰散”治疗呕、吐、咯、嗽血。从此以后，在“血见黑则止”及“炭药止血”的理论指导下，大凡止血药物多以制炭入药。
明、清以来又增加了炭药60余种。直到目前，沿用的尚有70余种。清代有一些不同意使用炭药的意见，如《杏草从新》认为熟地，枸杞炭是将“甘润滋阴”之器，变为苦燥伤阴之物，非待益，而又害之矣。《本草正义》认为子炭“炒黑力微，徒有其名。”《妇科要旨》则更进一步认为“一切炭药……皆为无气无味之类”。不主张制炭用。
总之，从炭药的应用发展看，起始制炭并非都用于止血，还有其他作用。历代品种亦有增减，有些已证明炒炭不如生用的如贝母、犀角等，早已弃炭生用。只是在元代以后，炭药止血才逐渐占重要地位。可见炭药品种的增加，显然受到元代“血见黑则止”的理论影响。
2 炭药的作用
2.1 治疗各种出血在“血见黑则止”的理论指导下，大量的炭药用于治疗各种出血症。但炭药止血在临床应用时也必须辩证选择用药。如痔疮出血用槐角炭：内有瘀积，便中有血用大黄炭；下焦血热而致的血痢、崩漏等用地榆炭：湿热腹泻肠风下血用黄芩炭等。在应用“血见黑则止”理论时，更需兼顾药物原有功效。
2.2 用于收敛止泻中药制炭后增加了涩肠止泻的作用。如乌梅本具酸涩之性，制炭后收涩之性更强，用治赤白痢疾及肠风下血。鳖头烧炭存性，治脱肛有效。枣树皮制炭治腹泻。
2.3 缓和药性或除去腥臊气味炮姜炭温热之性未减，辛散之性降低；枳壳、枳实炒炭后可消其辛燥之性，有助于消导化积：干漆“烧令烟尽”以除去刺激性物质；有些动物的爪甲、骨、鳞毛等常烧炭存性，以除其腥臊气味，使之更适合临床应用。
2.4 其他杜仲炒炭后疗效提高，是因有效成分易于煎出。槟榔炭能治蛇蛟伤，蜂房炭治牙痛，乌龟头制炭能治疗结核，蛇蜕炭治恶疮，皂角炭治下部生疮等。
3 炭药的现代研究
目前，炭药的研究在药理、化学、临床及炮制工艺方面都作了很多工作。如在止血机制方面，实验证明，活性炭可使凝血时间由20秒缩短至13秒，但棕炭作用更好，可由19秒缩短至9秒。荆芥炭在一定范围内，低浓度作用好，浓度加大反而使凝血时间延长。侧柏叶能明显缩短凝血时间，但生用效果较好，制炭后止血作用反而下降。生槐米中桷槲皮素含量仅为炒炭后的十分之一，其止血作用也比生品增强。地榆生品中鞣质含量为6.9％左右，制炭后仅含1.24％。照理，地榆治烫伤应以生品为好，但中医临床上却用地榆炭而不用生品。实验
治疗也观察到，地榆炭治疗烫伤创面不化脓，渗出物少，恢复快，死亡少，而地榆鞣质治疗效果明显不如地榆炭。新陈棕皮水煎剂均无止血作用，而棕皮炭的煎剂和混悬剂则有明显作用。同是棕榈，仅因药用部位差别及新陈程度不同，止血作用也有明显差别，棕皮炭明显优于棕板炭且陈者明显优于新者。同时还观察到，活性炭及煅炭后的棕榈样品混悬剂凝血效果较好，这似与炭素有关，但体内试验活性炭并无止血作用。可见药物制炭后发生了内在变化，这种变化的实质及其与临床的关系有待进一步研究。对荆芥炭的研究也有新的进展。据报导，荆芥炒炭后挥发油含量明显下降，而且挥发油中的成分也发生了质的变化。其中有8种成分炒炭后未能检出，而在挥发油中检出了9种新成分。实验发现，炒炭所致挥发油成分变化，对药理作用有较为明显的影响。并提出不挥发油并非荆芥唯一止血活性成分，而还有其他活性物质存在。这些活性物质究竟属何类成分及其与挥发油之间的关系和作用方式等，尚不明确。
药理方面曾有人做了30种中药炒炭前后止血作用的比较。炒炭后与生药相比，止血时间有的明显缩短，有的无明显差异，但也有的反见延长。说明并不是任何一种中药炒炭后都有止血作用。是否有止血作用是随药材品种而异，也说明“血见黑则止”这一理论并不能解释所有炭药的止血机理。
炭药止血作用以外的研究较少。有人发现连翘、槐角、山桅、地榆等炒炭后对痢疾杆菌的抑制作用明显优于生品。刺猬皮功能固精缩尿，收涩止血，民间都用刺猬皮制炭研未冲服，治产后乳汁不下，下乳快，服药时间短，疗效确实。
炭药炮制工艺较复杂，操作技术难度大。制作方法有炒炭法和煅炭法，选用何法为宜，视药材质地和炮制目的而定。各法使用得当及火候掌握适中与否，直接影响炭药的质量。《本草蒙筌》谓“制药贵在适中，不及则功效难求，太过则气味反失”。中药制炭既不是完全炭化，更不是灰化，而是要“存性”。这就需要不断改革炮制工艺。如杜仲制炭多用炒制法，加热时间长，外部炭化已过，部分甚至灰化，但内部仍不到断丝标准，而且损耗率高，一般在35％-38％之间。笔者用砂烫法制炭，便温度保持在180-200℃之间，外表颜色黑，断丝完全，能存性，其损耗率只有18％左右。仅此一项小的改革，若能推广应用，不但提高了杜仲炭的质量，而且节省大量药材。
4 建议
4.1 自元代以来，“血见黑则止”的理论一直左右着炭药的应用，但该理论只能解释部分炭药的止血作用，并非所有炭药都能止血。如前述有些中药炒炭后的止血效果比较好，但也有些反而差或差别不大。看来某些原来就有止血作用的药材是否还需再制炭用，尚需进一步研究。
4.2 临床疗效的观察是对炭药作用的最终检验。有关炭药药理，成分分析，炮制工艺改革等研究，都应充分运用现代科学技术，且必须按中医用药特点，紧密结合临床观察疗效，以确定何种适合制炭，用何种工艺。
4.3 炒炭药材品种多，外表和内部颜色各异。现在唯一判断炭药质量的标准是“存性”。即药材外部和内部颜色的变化，因而质量判断误差大。应逐步研究用确切的温度，受热时间，炭化程度等科学的客观指标来控制炭药的炮制质量。
4.4 一般生药炒炭后的损耗都在44％左右，许多药的有效成分也因高温受到破坏。如何充分利用药材，减少浪费，除研究应否制炭的品种外，改革制炭工艺也是当务之急。
生物质炭 篇11
有研究表明生物质炭可以显著提高水稻对磷的吸收[8],但其对蔬菜类植物磷 素吸收状 况研究较 少,磷肥种类 又包括水 溶、枸溶及难溶性磷肥等,不同磷肥对植物生长及品质的影响也存在一定的差异性[9,10,11,12]。但生物质炭对施用不同种类磷肥条件下茄子生长、品质尤其是卫生保健品质的影响及其差异性还少见报道。所以本研究利用温室田间微区试验方法,以茄子为试验材料,以不施用生物质炭为对照,研究施用不同品种磷肥情况下,生物质炭对茄子生长、产量以及茄果品质的影响及其在不同磷肥之间的差异性。
1试验材料与方法
(1)试验设计。田间试验在中国农科院河南新乡农业水土环境野外科学观测试验站进行(35°19″N、113°53″E)。供试土壤为潮土,pH值为8.50,有机质含量为18.56g/kg,全氮、全磷、全钾、有效磷、有效钾含 量分别为698.38、661.31、13.56、19.82、 228.33mg/kg。小区面积为20m2(2.5m×8m),以不施用生物质炭(B0)为对照,共进行施用生物质炭30t/hm2(B30)和3种磷肥(磷酸二铵、过磷酸钙、钙镁磷肥)的组合处理以及3个重复,随机区组 排列。 小区采用 常规施肥 水平:N,165 kg/hm2;P,82.5kg/hm2;K,82.5kg/hm2。施用氮肥 为尿素 (N,46%),钾肥为硫酸钾(K2O,51%);磷肥处理分别为:磷酸二铵(N,17%;P2O5,45%)、过磷酸钙(P2O5,16%)、钙镁磷肥 (P2O5,15%),磷酸二铵处理施肥中减去磷酸二铵带入的氮素, 保持氮磷施肥量一致。种植茄子,品种为青杂茄王(河南省新乡市华盛种业有限公司提供),行距60cm,株距50cm。茄子采用室内育苗,4月20日3叶期时移栽。所用生物质炭为河南省商丘市三利集团提供的以小麦秸秆为原料烧制的生物质炭。
(2)测定方法。茄子定植后分别于开花期、初果期和盛果期从各处理中选取5株测定茎粗和株高,用游标卡尺于子叶下1cm处测量茎粗,用米尺从子叶节至最高生长点量取株高。茄子盛果期从每个处理的3个重复小区随机采取茄果用游标卡尺测定茄果的果长、果宽,称重法测定茄子单果重和产量,茄果含水率采用烘干法测定。用鲜样测定茄子品质指标中的可溶性蛋白(考马斯亮蓝G-250染色法)、VC(2,6-二氯酚靛酚滴定法)、可溶性糖(蒽酮比色法)、硝酸盐(紫外分光光度法)、黄酮(紫外分光光度法)、芦丁(硝酸铝显色分光光度法)含量。烘干后的茄果用不锈钢研磨机磨碎过0.15 mm筛,用于测定 营养元素含量,其中N含量采用元素分析仪(Vario EL Ⅲ)自动测定;植物样品用微波消解(Mars CEM 240/50)后,P、K分别采用紫外分光光度计(Jena S600)和火焰光度计(FP 6410,上海欣益仪器仪表有限公司)测定,其中P采用钼锑抗比色法测定; Ca、Mg采用原子吸收分光光度计(Zeenit 700,Analytikjenan, Germamny)测定。
(3)数据分析及 处理方法。采用SPSS 16.0(SPSS Inc., Chicago,IL,Version 16.0)对数据进行方差分析,并采用Duncan多重检验法对各个处理进行差异显著性检验。
2结果与分析
2.1生物质炭对茄子植株茎粗和株高的影响
通过表1可以看出,与不施用生物质炭B0相比,施用生物质炭处理B30对茄子3个生长期的茎粗影响比较明显,均显著增加了3种磷肥处理下的茎粗,在磷酸二铵、钙镁磷肥、过磷酸钙处理下分别达到10.468、10.710和10.503 mm。而生物质 炭对茄子3个生长期的株高均没有显著影响。在不施用生物质炭的处理下,施用3种磷肥相比,茄子开花期、初果期和盛果期的茎粗、株高均是钙镁磷肥>过磷酸钙>磷酸二铵。和其他两种磷肥相比,施用钙镁磷肥显著增加了茄子3个生长期的茎粗,而株高在3种肥料处理之间差异不明显。
注:同列相同字母表示在p=0.05水平下差异不显著,下同。
2.2生物质炭对茄子生长及产量的影响
生物质炭显著增加3种磷肥处理条件下茄子果长、单果重和产量(见表2),磷酸二铵 处理下分 别增加11.5%、4.4%、 3.8%;钙镁磷肥处理下分别增加17.1%、8.0%、6.2%;过磷酸钙处理下分别增加18.7%、4.8%、8.0%。茄果含水率在施用生物质炭条件下有增加趋势。3种磷肥对茄子生长及产量的影响相比,在B0或B30处理下,茄子果长、果宽、单果重、产量和含水率均是钙镁磷肥处理达到最大,其中在B30处理下,分别达到21.78cm、8.51cm、217.80g、5.65kg/m2和93.4%。与对照B0处理相比,茄子果宽在B30处理下有增加趋势,但在施用3种磷肥下均没有达到显著水平。
2.3生物质炭对茄子营养品质和矿质元素含量的影响
由表3可知,与B0相比,施用3种磷肥条件下的茄子可溶性蛋白、VC、可溶性糖、N、P、K、Ca含量在B30处理下有增加趋势,但均没有达到显著水平。在施用钙镁磷肥、过磷酸钙条件下,B30显著增加了茄子Mg含量,分别增加9.2%、8.6%;而在磷酸二铵施肥条件下,茄子Mg含量由1.33g/kg增加到1.40 g/kg,但没有达到显著水平。在B0或B30条件下,施用3种磷肥对茄子品质的影响相比较,钙镁磷肥处理下茄子营养品质指标中的可溶性蛋白、VC、可溶性糖和矿质元素N、P、K、Ca、Mg含量最高,说明施用钙镁磷肥对提高茄子品质有一定的效果。
2.4生物质炭对茄子卫生和保健品质的影响
人体较多摄入硝酸盐可能诱发消化系统疾病,而人体硝酸盐的主要吸收途径来源于蔬菜。黄酮具有抗癌、防癌、护肝功效,芦丁是茄子黄酮类物质中特有的一种营养物质,具有改善血液循环的作用。从表4可知,在施用3种磷肥条件下,生物质炭使茄果中硝酸盐、黄酮、芦丁含量均有降低趋势,但均没有达到显著水平。无论是否施用生物质炭,施用3种磷肥相比, 钙镁磷肥处理下茄果硝酸盐含量最低,而黄酮、芦丁含量又最高,说明钙镁磷肥能显著提高茄子卫生和保健品质。在对黄酮含量的影响上,3种磷肥处理的大小顺序为钙镁磷肥>磷酸二铵>过磷酸钙;而对芦丁含量的影响上则是钙镁磷肥>过磷酸钙>磷酸二铵。
3结语
镁是继氮、磷、钾之后植物必需的营养元素[13]。农田土壤尤其是温室大棚由于长期偏重施用氮磷钾等肥料而不注重微量元素肥料的补充,同时由于每年有大量的镁从土壤中被提取而得不到相应 的补充,从而使温 室大棚土 壤镁含量 逐渐耗竭[14,15]。对茄子而言,镁可增加茄子的光合作用,尤其是在采果期对镁吸收量显著增加,期间若供镁不足常发生落叶而影响产量。本研究发现和磷酸二铵、过磷酸钙相比,施用钙镁磷肥的小区茄子在开花期、初果期和盛果期的茎粗、株高均大于其他2种磷肥处理;盛果期的果长、果宽、单果重、产量和茄果含水率最大;茄果营养品质指标中的可溶性蛋白、VC、可溶性糖、 N、P、K、Ca、Mg含量最高,而且卫生和保健品质指标中的硝酸盐含量最低而黄酮、芦丁含量 最高。钙镁磷肥 对促进茄 子生长、提高茄子产量和品质效果较为明显。
生物质炭施用于农田土壤,除了本身能为土壤提供一定的养分外,其拥有的丰富多微孔碳价结构、巨大的比表面积和孔隙度使其具备了极强 的吸附能 力[16],能显著提 高土壤对 水分和养分的固持能力[17,18,19],从而能为地上部营养物质供应、转化与积累提供重要保障,并促使最终产量提高。本研究中,生物质炭对茄子3个生长期的茎粗影响比较明显,均显著增加了3种磷肥处理下的茎粗,而对茄子3个生长期的株高均没有显著影响。生物质炭显著增加3种磷肥处理条件茄子果长、单果重和产量,磷酸二铵处理下分别增加11.5%、4.4%、3.8%;钙镁磷肥处理下分别增加17.1%、8.0%、6.2%;过磷酸钙处理下分别增加18.7%、4.8%、8.0%。施用3种磷肥条件下的茄子可溶性蛋白、VC、可溶性糖、N、P、K、Ca含量在生 物质炭处 理下有增加趋势,但均没有达到显著水平。在施用钙镁磷肥、过磷酸钙条件下,生物质炭 显著增加 了茄子Mg含量,分别增加9.2%、8.6%。生物质炭使茄果中硝酸盐、黄酮、芦丁含量均有降低趋势,但均没有达到显著水平。
施用钙镁磷肥能促 进茄子生 长并提高 茄子产量 和品质。 生物质炭能增加茄子 茎粗并提 高产量,能提高茄 子的营养 品质,但保健品质也有所降低。生物质炭对茄子生长及品质的影响在不同种类磷肥间有较大差异。□
摘要：为了阐明生物质炭对施用不同磷肥下茄子生长及品质的影响,研究了施用3种磷肥(磷酸二铵、钙镁磷肥、过磷酸钙)条件下生物质炭对茄子生长、产量及茄果品质的影响。结果表明:生物质炭显著增加3个施肥处理下的茄子果长、单果重和产量,磷酸二铵处理下分别增加11.5%、4.4%、3.8%;钙镁磷肥处理下分别增加17.1%、8.0%、6.2%;过磷酸钙处理下分别增加18.7%、4.8%、8.0%。生物质炭对茄子可溶性蛋白、VC、可溶性糖、N、P、K、Ca、硝酸盐、黄酮、芦丁含量影响均不明显,但在施用钙镁磷肥、过磷酸钙条件下,生物质炭显著增加了茄子Mg含量,分别增加9.2%、8.6%。和磷酸二铵、过磷酸钙相比,钙镁磷肥对促进茄子生长、提高产量和品质的效果较为明显,不同磷肥处理间产量大小顺序为钙镁磷肥>磷酸二铵>过磷酸钙。施用钙镁磷肥的茄果硝酸盐含量最低,而黄酮、芦丁含量最高。生物质炭对茄子生长及品质的影响在不同种类磷肥间有较大差异,施用钙镁磷肥能提高茄子产量和品质。