生物炭主要类型、理化性质及其研究展望

• 作者: 孟海波 沈玉君 袁帅 赵立欣
• 来源期刊: 植物营养与肥料学报
• 学科: 农学
• 关键词: 生物炭 理化性质 参数
• 年，卷（期）: 2016,（5）
• 所属期刊栏目: 专题评述
• 页码范围: 1402-1417
• 页数: 16页
• 分类号: S14
• 字数: 7432字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11674/zwyf.14539

摘要

【目的】生物炭作为工农业生产副产品低碳利用的有效手段，其改善土壤及提高作物品质的有益功效已被逐步认识，但对其研究报道分散且差异较大。对已有研究进行梳理总结，可为生物炭生产施用以及形成有效的产业链提供科学依据。【主要进展】1）生物炭全碳含量在30%～90%之间，平均64%。生物炭碳含量由大到小来源依次是木质、秸秆、壳类、粪污和污泥。秸秆类生物炭碳含量大多为40%～80%，木质类生物炭在60%～85%。生物炭灰分含量在0～40%之间变动，平均15.52%。灰分含量由大到小依次是污泥、粪污、秸秆、壳类和木质。秸秆生物炭灰分含量主要在20%～35%之间，较少为15%；木质炭灰分主要在0～10%范围内。生物炭碳含量和灰分含量相关系数为–0.77。裂解温度与生物炭碳灰组分呈正相关，相关系数分别为0.17和0.28。施入生物炭可以改善土壤状况，生物炭灰分通常对养分贫瘠土壤及沙质土壤的一些养分补充作用较明显。2）生物炭比表面积绝大多数在0～520 m2/g之间，平均124.83 m2/g，壳类、秸秆、木质、粪污和污泥生物炭比表面积逐渐降低。秸秆炭比表面积集中在0～200 m2/g以内，木质炭比表面积集中在0～100 m2/g以内。制备温度与比表面积的相关系数为0.48。生物炭的孔隙结构能降低土壤容重、降低土壤密度，能较好地去除溶液和钝化土壤中的重金属。3）生物炭 pH值范围在5～12，平均为9.15。秸秆、污泥、粪污、木质、壳类生物炭pH值中值逐渐降低。秸秆生物炭 pH值多集中在8～11范围内，木质生物炭 pH相对一致。生物炭的 CEC从0到500 cmol /kg都有分布，平均为71.91 cmol/kg。秸秆类生物炭 CEC值大多集中在0～100 cmol/kg范围内，木质生物炭则在5～10与15～25 cmol/kg范围内均有一定数量的分布。裂解温度与 pH值和 CEC的相关系数为0.58和0.30。生物炭施入土壤后可消耗土壤质子，提高酸性土壤 pH值，提高酸性土壤一些养分的有效性；其巨大的表面积还可提高对阳离子的吸附，提高土壤保肥能力。4）生物炭的裂解温度大都集中在200～800℃之间，偶有达到1000℃的裂解温度。【建议和展望】目前，全世界范围内对生物炭的生产和使用还处于就近和来源方便的初级阶段，影响着生物炭功能和效益的最大化。应从以下几个方面加强研究和应用试验：首先，系统研究生物炭制造参数对理化性状的影响，研究不同原料生物炭的作用机理差异及其针对性，建立生物炭理化性质参数数据库；其次，加强应用研究，根据土壤理化性状和改良目标选择适宜的生物炭类型，根据对作物经济性状的要求，研究选择适宜的生物炭类型，实现生物炭功效的最大利用。加强不同原料的选配和组合研究，改良生物炭产品的目标性状，形成系列化产品。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	赵立欣	农业部规划设计研究院农业部农业废弃物能源化利用重点实验室	124	3133	31.0	50.0
2	孟海波	农业部规划设计研究院农业部农业废弃物能源化利用重点实验室	81	2183	27.0	44.0
3	沈玉君	农业部规划设计研究院农业部农业废弃物能源化利用重点实验室	19	345	8.0	18.0
4	袁帅	农业部规划设计研究院农业部农业废弃物能源化利用重点实验室	1	82	1.0	1.0