作物生物质生物炭材料的营养成分表征

Sherene T^＊

印度泰米尔纳德邦农业大学农业工程学院和研究所

*通讯作者:: Sherene T
农业工程学院和研究所
泰米尔纳德邦农业大学
Trichirapalli,印度。
电子邮件: (电子邮件保护)

收到日期:2016年06月09日;接受日期:2017年2月3日;发表日期:2017年2月8日

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摘要

生物炭是在氧气有限的环境中，生物质加热产生的富含碳的固体产物。表征的目的是记录生物炭的基本特征，并确保其作为土壤改进剂是安全的。对可能产生生物炭有益品质的关键属性进行量化也是适当的。利用稻壳、山梨木、玉米秸秆、棉花秸秆、红豆秸秆等作物废弃物，采用传统堆法和热解法分别制备生物炭。热解法生产生物炭可获得高达40-50%的生物炭。而传统的堆方法只能得到30-33%。生物炭材料的pH值较高，在9.8 ~ 10.6之间。在生产的5种生物炭材料中，棉秆生物炭有机碳含量最高，为7.62%，其次是稻壳生物炭34.6 g/kg-1，是雨养棉花较好的固碳来源。玉米秸秆生物炭的CEC最高，为45 C. mol(+)/kg土壤。最终生物炭产品的水分含量在4.0-5.2%范围内。 Similarly maize stover bio char registered highest available nitrogen, and potassium contents of 0.0089 and 1.2% respectively. The bio char produced from red gram stalk bio char recorded highest available P content of 0.14%.

关键字

生物炭,营养物质农作物废弃物。

简介

生物炭添加可导致生物可利用营养物质如氮、钾和金属离子［1，2]，但也已被证明会导致氮的有效性下降[1］．这些土壤养分有效性的变化可以用以下一些观察结果来解释。生物炭的加入改变了土壤重要的化学和物理性质，如pH值(造成了增加和降低)，通常会增加土壤阳离子交换容量(CEC)，并可导致更大的持水能力(WHC)，而通常会降低容重[3.］．土壤pH值向中性值上升[4]，除增加CEC外[5]，可能导致生物炭影响土壤中生物有效磷和碱阳离子的增加。此外(1，2，6]的研究结果表明，生物炭本身含有少量的营养物质，可用于土壤生物群(包括菌根真菌)和植物根。最后，DeLuca等人。7]表明，森林野火中的生物炭刺激了总和净硝化速率，很可能是由生物炭吸附抑制介导的酚类．

建立简易堆肥设施

的农作物废弃物在Veppanthattai的CRS，大量动员玉米秸秆、棉花秸秆和红克秸秆，分别采用热解法生产各种生物炭，并运输到AEC和RI, Kumulur用于实验田。图1热解法生产生物炭及其生产生物炭。

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图1:生物焦的热解生产方法。

生物炭转换效率

在厌氧条件下，将1公斤作物废弃物转化为生物炭热解单位。比较了常规法和热解法生产生物焦的生物质量转换效率热解法生产生物炭的收率可达40-45%，而常规方法的收率仅为30-36%。与常规方法相比，热解法转化过程所需时间短。表1不同植物产品的生物焦转化效率随转化时间的变化而不同。

美国没有。	农作物废弃物	常规方法转换效率(%)	转换时间(min)	热解法转化效率(%)	转换时间(min)
1	棉杆	36	75	40	40
2	红豆秆	32	40	40	30.
3.	玉米秸秆	32	35	45	30.
4	Prosopis木	30.	45	40	30.
5	稻壳	31	45	44	25

表1:研究了作物秸秆在常规法和热解法下转化生物炭的效率和时间。

生物炭表征

生物炭是生物质在缺氧环境下加热产生的富碳固体产物。表征的目的是记录生物炭的基本特征，并确保其作为土壤改进剂是安全的。对可能产生生物炭有益品质的关键属性进行量化也是适当的。表2显示了作物废弃物中生物炭的营养成分特征。

美国没有。	属性	棉秆生物炭	稻壳生物炭	Prosopis 生物炭	玉米秸秆生物炭	红克茎生物炭
1	pH值	10.6	8．0	9.7	9.9	10.8
2	行政主任(dsm -1)	０．７５	0.22	0.95	0.97	0.83
3.	有机碳(g kg-1)	76.2	34.6	25.5	21.54	17.28
4	总N (%) (不含水分)	0.67	1.78	1.23	2.06	1.65
5	总P (%) (不含水分)	0.39	0.23	0.13	0.84	0.46
6	总K (%) (不含水分)	1.11	0.26	0.20	4.25	0.80
7	含水率(%)	4.05	4.0	5.2	5.1	4.8
8	有效氮(%)	0.0085	0.01	0.0047	0.0089	0.0056
9	可用磷(%)	0.0002	0.0002	0.0001	0.0002	0.14
10	可用钾(%)	0.14	0.04	0.03	1．2	0.04
11	体积密度 (毫克/立方米)	0.43	0.48	0.51	0.39	0.4
12	CEC (c. mol (+)/kg	39	32	43	45	40
13	BET表面积 (m2 / g)	0.9	1.3	0.6	1．5	1．2
14	压测试	压碎	压碎	压碎	压碎	压碎
15	皂液试验	用肥皂清洗	用肥皂清洗	用肥皂清洗	用肥皂清洗	用肥皂清洗

表2:作物废弃物中生物炭的营养成分表征。

以农业原料为原料生产的生物炭的pH值为8.0 ~ 10.8，属于碱性范围。在使用的各种原料中，红克秸秆生物炭(10.8)和棉秆生物炭(10.6)的碱性反应较高。稻壳生物焦的盐度较低(0.22 dS m^－1)，而其他原料(0.75 ~ 0.97 dS m^－1)的海水可能会呈现中等盐度。在各种农业原料中，棉秆生物炭有机碳含量最高，为76.2 g kg^－1其次是稻壳生物炭34.6克公斤^－1．其他的在17.28到25.54克千克之间^－1．生物炭材料的容重范围为0.39 ~ 0.51 Mg m³．Prosopis木材生物炭的容重最高，为0.51 Mg m³以玉米秸秆生物炭为最低。生物炭的CEC范围为32 ~ 45 C. mol(+)/kg。玉米秸秆生物炭的CEC (45 C. mol(+)/kg)和BET表面积最高。稻壳生物炭的CEC最低。BET表面积范围为0.6 ~ 1.5 (m)²/ g)。BET表面积最低的是柏木生物炭。

生物炭材料的营养成分因其原料来源不同而不同。总氮含量变化范围为0.67 ~ 2.06%。玉米秸秆生物炭的总氮最高，为2.06%，总磷最高，为0.84%，总钾最高，为4.25%。棉秆生物炭的总氮最低，为0.67%;仿坡木生物炭的总磷最低，为0.13%，总钾最低，为0.20%。最终生物炭产品的水分含量在4.0-5.2%范围内。同样，玉米秸秆生物炭的有效氮和有效钾含量最高，分别为0.0089和1.2%。以红革秆生物炭为原料制备的生物炭有效磷含量最高，为0.14%。以槟榔木生物炭的有效氮、磷和钾含量最低。

在实验室条件下进行了肥皂试验和压碎试验，以检验生物炭材料的物理质量。结果表明，所有生物炭材料都得到了很好的热解，并在用手彻底摩擦后用水冲洗。此外，所有的生物焦材料都很容易用手捏碎，除了柏木生物焦。

结论

以棉秆、玉米秸秆、稻壳、豆角和红革秆等农业生物质为原料制备的生物炭可作为低pH值土壤的土壤改良剂。众所周知，生物炭还可以通过具有大的CEC和低的容重来改善土壤养分，如氮、磷和钾。在各种生物炭材料中，棉秆生物炭的有机物含量最高碳可以很好地用于碳封存研究的内容。

参考文献

Lehmann J，等。亚马逊盆地中部考古人类土壤和费拉索土壤中的养分有效性和淋滤:肥料、粪肥、木炭改良剂。植物土壤2003;49:343-357。
高达MJ和德卢卡TH。温度和原料对黄松和杉木炭的生态属性有影响。《生态管理》2006;231:86-93。
泰伦呃。炭对森林土壤物理、化学和生物特性的影响。生态学报，1948;18:81-115。
卢卡斯RE和戴维斯JF。有机土壤pH值与12种植物养分有效性的关系。土壤科学，2001;
Glaser B，等。木炭改善热带地区高风化土壤理化性质的研究进展。土壤学报。2002;35:219-230。
Topoliantz S，等。木薯皮和木炭:热带地区可持续土壤肥力的潜在有机修正。土壤学报。2005;41:15-21。
DeLuca TH，等。野火产生的木炭直接影响黄松林的氮循环。土壤科学与工程学报，2006;