化肥减施下不同生物质炭对大棚辣椒生长及产量品质的影响

通过田间试验,考察化肥减施条件下两种小麦秸秆生物质炭在辣椒生产上的应用效果。结果表明,在氮磷钾总养分量减少30%以上的条件下,生物质炭1号(T1)、生物质炭2号(T2)均可明显改善土壤理化性质,提高大棚辣椒的产量与品质。与不施生物质炭(CK)相比,T1和T2处理的土壤有机质含量分别提高了15.57%和30.54%,辣椒产量分别提高了16.28%和12.66%,差异均显著;T1处理辣椒果实干物质、VC含量均最高,T2处理的可溶性糖、蛋白质含量均最高。综合对比两种生物质炭施肥处理效果,T1处理促进辣椒增产的效果较好,T2处理提升辣椒品质的效果较好。

新鲜和老化生物质炭应用对农田温室气体减排的研究进展

近年来,温室气体减排成为全球关注的热点,而农田是温室气体排放的重要来源之一。大量研究结果表明,生物质炭具有温室气体减排的潜力,但长期施用后,自然环境造成的生物质炭老化会使其本身的理化性质发生变化,进而影响温室气体的减排效果,因而比较新鲜和老化生物质炭对农田温室气体排放的影响具有重要意义。综述生物质炭的不同老化方式及其理化性质的变化,以及新鲜和老化生物质炭施用对农田温室气体排放的影响及机制,发现与新鲜生物质炭相比,老化生物质炭对农田温室气体排放效果并不统一,这与生物质炭的老化方式、老化时间和土壤类型等密切相关,老化生物质炭不仅会改变自身的理化性质,还会改变土壤的理化性质与微生物活性,从而影响农田土壤温室气体排放。而生物质炭田间老化对温室气体排放的影响多为短期的,对于长期影响还有待进一步研究,可以利用同位素示踪技术进一步探究新鲜和老化生物质炭施用对温室气体排放影响的机制。

有机肥配施生物质炭对根际/非根际土壤氮赋存形态的影响

阐明化肥和有机肥配施生物质炭对根际/非根际土壤养分和氮赋存形态的影响,有助于农田氮的高效利用及科学管理。采用盆栽试验方法,设置不施肥(CK)、单施化肥(CF)、施有机肥(M)、化肥配施生物质炭(CFB)、有机肥配施生物质炭(MB)、新鲜有机肥配施生物质炭(FMB)6个处理,通过测定根际及非根际土壤养分含量和土壤氮赋存形态,阐明不同施肥处理对氮形态转化的影响。结果表明:与CK处理相比,MB处理提高非根际及根际土壤pH 0.32和0.28个单位,FMB处理提高根际土壤pH 0.63个单位;MB和FMB处理分别提高根际土壤有机质含量25.4%和84.9%,同时显著提高根际土壤全氮含量25.4%和50.9%,表现出明显的根际效应。施肥能显著提高土壤离子交换态氮(IEF-N)含量,以CF和CFB处理的效果最好。施用有机肥和生物质炭能显著提高土壤碳酸盐结合态氮(CF-N)含量,以M和MB处理效果最好,且CF-N存在根际富集效应。配施生物质炭(CFB、MB和FMB)处理能促进土壤非可转化态氮(NTF-N)向铁锰氧化物结合态氮(IMOF-N)和有机硫化物结合态氮(OSF-N)这两种活性更高的氮形态转化,其中IMOF-N和OSF-N分别占可转化态氮的35.9%~61.7%和26.7%~46.6%,是根际及非根际土壤可转化态氮(TF-N)的主要成分。因此,有机肥配施生物质炭是改善根际及非根际土壤养分和调控氮转化有效的方式。

生物质炭和有机肥配施对苹果重茬育苗地土壤理化性质和微生物群落特征的影响

为研究生物质炭和有机肥配施对连作苹果育苗地的改良效果,以连作5年的苹果育苗地为研究对象,采用高通量测序技术结合土壤理化性质分析,探究不同配比生物质炭和有机肥配施对苹果根际土壤理化性质和微生物群落结构的影响。结果表明,生物质炭和有机肥配施处理后土壤中养分含量显著增加,土壤pH和电导率显著上升。其中以600kg·hm^(-2)生物质炭配施有机肥处理土壤的速效养分含量显著增加,其土壤全氮、碱解氮、速效磷、速效钾和有机碳含量分别显著增加15.06%、27.03%、61.32%、51.55%和20.18%。此外,生物质炭和有机肥处理提高了土壤中细菌群落的多样性和丰度,降低了真菌群落的多样性和丰度,使土壤中有益菌属的丰度显著增加。相关性分析表明,土壤有机碳、速效钾和碱解氮含量对土壤中细菌群落特征影响显著;而真菌群落特征主要受土壤全氮、有机碳和速效钾含量的影响。综上,生物质炭和有机肥配施对苹果育苗地连作障碍具有一定的缓解作用,可改善土壤的微环境,提高土壤质量。

生物质炭复合rGO电极的制备及其脱盐性能

以废弃玉米芯为原材料,采用水热法制备了一种电容去离子(CDI)电极材料——生物质炭复合还原氧化石墨烯(rGO)。通过单因素法优化了生物质炭的制备条件;采用循环伏安测试、交流阻抗测试、扫描电子显微镜等探究了生物质炭复合rGO与电化学性能的构效关系;考察了生物质炭复合rCO的CDI脱盐影响规律及再生性能。结果表明:当选用ZnCl_(2)为活化剂时,生物质炭复合rGO的比电容最高,为176.58F/g;且比电容与其介孔孔容量、官能团C-C/C=C的含量成正比;在NaCl浓度为250mg/L,电压为1.4V时,生物质炭复合rGO电吸附容量最大,为11.35mg·g^(-1),是生物质炭的2.19倍,且再生性能良好,15次吸附脱附循环后NaCl去除率仍可稳定在初次的99%。因此生物质炭复合rGO是一种绿色高效的CDI电极材料,为提高碳基材料的脱盐性能提供了技术支持,还可以实现生物质废料的绿色回收。

田间老化生物质炭对茶园土壤氮素形态和细菌群落的影响

【目的】研究田间老化生物质炭对酸性茶园土壤氮素形态和细菌群落结构的影响,探讨土壤氮素形态与微生物群落结构及多样性之间的关系,从而为评估生物质炭在茶园生态系统的长期效应提供科学数据。【方法】2010年在福建省农业科学院茶叶研究所试验基地,试验设置5个生物质炭施用量:0、8、16、32和64 t·hm^(-2),依次记为CK、B1、B2、B3和B4处理。2022年(第12 a)春茶采收后,采集0~20 cm土层土壤,探究不同生物质炭用量对土壤氮素形态及细菌群落结构的影响,并分析其影响因素。【结果】与CK相比,施用生物质炭处理12a后土壤有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、有效钾、pH、砂粒含量分别增加了7.95%~21.40%、11.69%~25.54%、53.45%~115.84%、1.13%~38.86%、28.49%~114.13%、5.51%~12.46%和21.11%~67.88%;碱解氮、有效磷、黏粒和粉粒含量分别下降了11.97%~17.25%(B1处理除外)、15.18%~50.36%、15.64%~38.21%和8.57%~30.63%。生物质炭处理可提高土壤细菌Alpha多样性,增加了变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadota)和粘球菌门(Myxococcota)的丰度,减少绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)的丰度。非度量多维尺度和线性判别分析结果显示,B0和B4之间有比较明显的分离,B4处理下产生了19种显著差异的微生物类群。相关分析和冗余分析结果表明,土壤有效磷、速效钾、硝态氮、黏粒是驱动土壤细菌群落结构变化的关键环境因子。【结论】生物质炭施用12a后,仍然能够增加土壤碳氮和速效养分养分含量,改善土壤质地结构,从而提高了土壤细菌群落多样性,64 t·hm~(-2)生物质炭用量可长期提高土壤供氮能力。

响应曲面法优化磁性生物质炭吸附水中汞离子特性研究

以玉米秸秆为原材料制备了生物质基炭,经共沉淀法成功制备了磁性生物质碳(Fe_(3)O_(4)@C)用于吸附水中的汞离子。采用控制变量法探究了4个单因素(溶液pH、温度、吸附剂投入量、吸附时间)对磁性生物质炭吸附Hg^(2+)效率的影响,发现pH值和投入量的影响程度较大,吸附时间次之,温度影响较小。借助上述实验结果,使用Design Expert软件,通过Box-Behnken设计汞吸附实验,成功构建了汞吸附效率与上述影响因素之间的回归模型;借助响应曲面法分析,精确确定了最佳的工艺条件。经平行实验验证,磁性生物质炭对水中Hg^(2+)的吸附效率可达到98.91%,经过吸附处理后的含汞废水达到可排放标准。

磁改性生物质炭渣对酸性矿山废水中Cu^(2+)、Pb^(2+)的吸附研究

针对酸性矿山废水(Acid Mine Drainage, AMD)中Cu^(2+)和Pb^(2+)含量过高,生物质炭渣吸附能力有限等问题,以工业固体废弃物生物质炭渣为原材料,采用高锰酸钾和硫酸亚铁对生物质炭渣进行磁改性,制备生物质炭渣负载MnFe_(2)O_(4)的复合磁性材料(BC-MF),并将BC-MF作为去除酸性矿山废水环境中Cu^(2+)和Pb^(2+)的吸附剂。基于单因素试验方法,探究pH值、温度、初始质量浓度、吸附时间、共存金属离子等因素对BC-MF吸附Cu^(2+)和Pb^(2+)性能的影响,并将吸附动力学、吸附热力学、吸附等温线与扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM)、X射线衍射(X-ray Diffraction, XRD)、傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FT-IR)、磁滞回线测试(Vibrating Sample Magnetometer, VSM)、Zeta电位(Zeta potential)等表征方法结合,研究MnFe_(2)O_(4)磁改性生物质炭渣吸附Cu^(2+)、Pb^(2+)的机理。结果显示,改性后的BC-MF对Cu^(2+)和Pb^(2+)的去除率均提升20百分点以上,且吸附饱和质量比分别为18.04 mg/g和24.98 mg/g。表征结果显示:MnFe_(2)O_(4)磁性颗粒成功负载到BC-MF上,并使之具有磁性;BC-MF对Cu^(2+)和Pb^(2+)吸附过程均符合Langmuir等温吸附方程和准二级动力学模型,吸附过程是为化学吸附为主的单层均相吸附;热力学结果表明该吸附过程属于自发进行的熵增过程。

球磨纳米生物质炭在饱和多孔介质中的迁移与滞留机制

利用球磨纳米生物质炭模拟老化产生的纳米生物质炭,通过一维柱迁移试验研究了不同背景溶液离子强度(IS)、pH和流速对球磨纳米生物质炭在饱和多孔石英砂介质中迁移与滞留行为的影响,并运用对流弥散模型拟合穿透与滞留曲线得到沉积速率系数等运移参数,结合DLVO理论研究影响作用机制。结果表明:背景溶液IS降低,pH和流速升高,球磨纳米生物质炭的迁移率明显提高。这是由于在低IS和高pH条件下,球磨纳米生物质炭和石英砂的电负性增加,从而增强了两者之间的静电斥力,同时球磨纳米生物质炭之间具有更好的分散性,有助于球磨纳米生物质炭的迁移;在高流速条件下,球磨纳米生物质炭在石英砂柱中的滞留时间因为平流扩散而减短,同时水流剪切作用力增大不利于颗粒在石英砂上的吸附,有助于球磨纳米生物质炭的迁移。

“虾壳生物质炭活化过硫酸盐降解2,4-二氯酚”创新实验设计

将科研成果与创新创业实践教学相结合,设计实施创新综合探究实验,以虾壳为原料制备虾壳生物质炭,用于活化过硫酸盐降解2,4-二氯酚。实验结果表明,虾壳生物质炭在酸性和中性条件下可以有效活化过硫酸盐去除2,4-二氯酚,去除率可达96%。通过该实验,学生能够掌握纳米材料的制备、表征等基本实验技能,能够对数据进行处理和分析,树立“以废治废”理念,增强解决实际问题的能力,提高创新意识。

不同生物质炭的镉吸附特征及对云南土壤镉污染的调控效应

研究不同植物源生物质炭的性质,评价其对云南东川地区镉(Cd)污染应用效果。开展了稻秆炭(RBC)、麦秆炭(WBC)、玉米秆炭(MBC)、麻秆炭(HBC)、田菁炭(TBC)、花生壳炭(PBC)的Cd吸附特征研究和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析、X射线衍射(XRD)分析;通过盆栽试验分析了上述生物质炭对东川Cd污染土壤的Cd赋存形态和油麦菜Cd吸收的影响。结果表明,Langmuir吸附等温线及准二级动力学曲线能较好模拟生物质炭对Cd的吸附,TBC饱和吸附量最大分别为37.1和27.9mg·g^(-1);WBC、RBC、TBC解吸率较低,各浓度梯度下均不超过10%;FTIR分析表明田菁炭含有较多的含氧官能团;XRD分析表明各生物质炭元素种类存在差异。与不添加生物质炭处理(CK)比较,TBC处理土壤有效Cd降幅最大为24.3%,且达显著水平(P<0.05);同时土壤Cd形态由酸溶态向稳定态转化。与CK相比,HBC处理油麦菜地上Cd含量降幅最大为26.4%,且达显著水平;WBC、HBC处理显著降低油麦菜体内Cd的转运系数,转运系数分别为0.6620、0.6928。聚合增强树分析(ABT)分析结果表明,土壤可溶性有机碳(DOC)与土壤pH是土壤有效Cd的主要影响因素,呈极显著负相关,贡献率分别为33.0%和21.9%。综上,供试各植物源生物质炭能降低东川Cd污染土壤中Cd的有效性,减少植物对Cd的吸收及转运,不同生物质炭间存在差异。综合材料性质及试验结果,TBC是东川地区修复Cd污染土壤的较优材料选择。

氮肥与生物质炭配施对春小麦生长、产量及品质的影响

为了解氮肥和生物质炭配施对北疆灌区春小麦生长、产量及品质的影响,采用随机区组试验设计,以春小麦品种新春37号为供试材料,设置3个氮肥水平[不施氮肥(N0:0 kg·hm^(-2))、常规施氮(N1:300 kg·hm^(-2))、减量施氮(N2:255 kg·hm^(-2))]和4个生物质炭水平[不施生物质炭(B0:0 kg·hm^(-2))、低量生物质炭(B1:10×10^(3)kg·hm^(-2))、中量生物质炭(B2:20×10^(3)kg·hm^(-2))、高量生物质炭(B3:30×10^(3)kg·hm^(-2))],分析了不同处理下春小麦干物质积累与转运特性、籽粒产量及品质指标的差异。结果表明,生物质炭与氮肥配施可增加春小麦单株干物质积累量,提高花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率,促进籽粒灌浆和产量形成,改善加工、营养品质。对小麦生长、品质及产量指标进行综合分析,减量施氮配施中量生物质炭(N2B2)处理综合表现最好,且该处理下成熟期单株干物质积累量最高,达5.12 g·株^(-1),花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率分别为0.46 g·株^(-1)、15.32%、17.41%,产量较单施氮肥(N1B0)处理提高22.12%,蛋白质(干基)含量、淀粉(湿基)含量、面筋(湿基)含量、Zeleny沉降值和硬度分别为16.59%、62.12%、31.31%、46.95 mL和63.79。综上所述,在本试验条件下,减量氮肥配施中量生物质炭(N2B2)有利于北疆灌区春小麦高产优质生产。

生物质炭和有机肥配施对水稻土溶解性有机质光谱学特征的影响

为探究生物质炭对水稻土壤溶解性有机质(DOM)的影响及其与有机肥配施的协同效应,通过5年连续定位试验,探讨了生物质炭施用5年后不同施肥处理:对照(CK)、生物质炭(BC)、化肥(F)、生物质炭+化肥(F+BC)、化肥+有机肥(25%氮替代,MF)和化肥+生物质炭+有机肥(25%氮替代,MF+BC)对水稻产量和土壤pH、全氮、有效磷、速效钾、有机碳、易氧化有机碳(ROC)及溶解性有机碳的影响。采用紫外-可见光谱、荧光光谱结合平行因子分析方法对土壤中DOM的光谱特征和荧光组分进行表征,分析了DOM的紫外光吸收系数和紫外光斜率系数以及荧光指数、腐殖化指数、生物指数和富里酸、色氨酸、胡敏酸相对含量。结果表明:施用生物质炭和有机肥均能有效提高水稻产量,缓解土壤酸化,并且MF+BC处理水稻产量和土壤有效磷含量最高。水稻产量与DOM生物可利用性、芳香化程度、腐殖化程度、色氨酸组分含量和亲水性呈显著正相关(P<0.05)。提高DOM生物可利用性和腐殖化程度均表现为有机肥大于生物质炭。生物质炭显著增加DOM富里酸和色氨酸组分含量,并且促进了水稻土中ROC向难氧化有机碳转化;而有机肥有效增加DOM富里酸、色氨酸、胡敏酸和ROC含量。生物质炭和有机肥协同配施对提升水稻产量及增加ROC、DOM富里酸和色氨酸含量、芳香化程度、腐殖化程度和生物可利用性方面具有交互作用。综上所述,在本研究条件下生物质炭配施有机肥在水稻增产和水稻土有机碳及DOM组分功能多样性提升方面具有长期效应。

不同种类和裂解温度生物质炭添加对稻田土壤微生物多样性和群落结构的影响

为探讨制备生物质炭的原材料和裂解温度对土壤微生物的影响,采用露天盆栽培养试验,分别将350、550、750℃裂解温度制成的玉米秸秆和水稻秸秆生物质炭添加到稻田土壤中培养60和360d,采用IlluminaNovaseq技术分析了其对稻田土壤细菌和真菌多样性和群落结构及差异微生物的影响。结果表明:添加两种生物质炭培养360d均使稻田土壤细菌丰富度、多样性提高,其中水稻秸秆生物质炭提高最为明显;土壤中细菌优势类群为浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和放线菌门(Actinobacteria)。土壤中真菌群落随着添加生物质炭培养时间的延长,其丰富度和多样性表现为先降低后升高的趋势;土壤中优势真菌类群为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota);真菌科水平物种丰度更加均匀,土壤中普遍检测出壶菌门(Chytridiomycota)和毛霉门(Mucoromycota)。培养60 d时,添加550℃裂解温度玉米秸秆生物质炭处理提高细菌和真菌丰富度和多样性的效果最好,不同裂解温度水稻秸秆生物质炭添加导致真菌群落存在不同的优势门类,改变了土壤微生物群落结构。综上,在稻田土壤中,与玉米秸秆生物质炭相比,水稻秸秆生物质炭施加360d后提高土壤微生物多样性效果更好。生物质炭原材料种类是影响土壤微生物多样性的重要因素,裂解温度能够影响微生物的群落结构,尤其是水稻秸秆生物质炭裂解温度对真菌群落结构的影响。

添加生物质炭对桉树人工林土壤磷组分及转化的影响

为改善我国亚热带桉树人工林土壤磷(P)供应不足的状况,该研究利用生物质炭(BC)作为土壤改良剂,以桉树人工林(林龄为15年)土壤为研究对象,通过室内培养试验,分别加入不同用量[0(CK)、2%、5%、10%和20%]的BC,重点探究不同用量BC对土壤P组分及转化的影响及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明:(1)与CK相比,20%的BC添加量显著提高了土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、全磷(TP)、微生物生物量磷(MBP)含量和pH值(P<0.05),而2%、5%和10%的BC添加量仅显著提高了MBP和pH值(P<0.05),对其他土壤理化指标无显著影响。(2)与CK相比,2%的BC添加量显著提高了易利用性磷(LP)(P<0.05),5%和10%的BC添加量显著提高了速效磷(AP)和LP(P<0.05),20%的BC添加量显著提高了AP、LP和难利用性磷(OP)(P<0.05),但中等程度利用性磷(MP)在4种BC添加量下均无显著变化。(3)与C、N和P转化相关的β-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、蛋白酶(LAP)和酸性磷酸酶(ACP)活性均在10%和20%的BC添加量下显著高于CK(P<0.05)。(4)相关分析结果表明,ln(BG)和ln(NAG+LAP)均与ln(ACP)呈显著正相关(P<0.05);冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,pH、TN和TP是驱动桉树人工林土壤P组分变化的最主要因素;结构方程模型(structural equation model,SEM)进一步表明,pH、C∶P和N∶P是驱动土壤P转化的最关键因子。综上所述,不同用量BC主要通过影响土壤理化性质提高与C、N循环相关的酶活性,并在一定程度上改善桉树人工林土壤的P供应潜力,其中以高浓度BC添加量(20%)的效果最佳。该研究对指导我国桉树人工林土壤养分管理及促进林业可持续发展具有重要意义。

生物质炭调控药用植物连作障碍的研究进展

我国是中药材种植大国,但不合理的栽培方式和管理措施导致中药材连作障碍在种植区普遍存在,造成药材减产变质、道地产区转移、资源保护与利用不协调等,严重影响药用植物生长发育。因此对中药材连作土壤进行修复是解决中药材连作障碍的一个关键措施。生物质炭一般呈碱性,是一种良好的土壤改良剂,能够增加土壤养分、改良酸化土壤、提升植物品质,近年来得到广泛关注与应用,因此利用生物质炭作为调理剂来缓解中药材连作障碍具有一定潜力。本文针对我国中药材连作障碍的可能成因及潜在危害,分析生物质炭在解决药用植物连作造成的土壤理化性质改变、土壤微生物区系改变、化感自毒危害等问题上的作用,并对生物质炭在药用植物生产上的应用潜力进行展望。

不同用量生物质炭降低华南集约化菜地土壤N_(2)O排放和提高氮肥利用率的效应

【目的】我国集约化蔬菜种植氮肥施用量大、复种指数高、农事操作频繁,导致土壤氮素损失量大,氮肥利用率低。生物质炭施用可有效改善土壤物理、化学和生物学性质,进而影响土壤氮素循环以及作物产量。比较不同生物质炭用量对土壤N_(2)O减排和作物产量的影响及作用机理,为生物质炭在蔬菜栽培中的应用提供指导。【方法】田间试验在华南地区进行,在连续两年内共种植4茬多次收获蔬菜。试验设置不施氮肥(CK)、常规施氮(NF)、常规施氮+20 t/hm^(2)生物质炭(NB20)和常规施氮+40 t/hm^(2)生物质炭(NB40)处理,采用静态暗箱—气相色谱法对两年蔬菜生长季的土壤N_(2)O排放量和蔬菜产量进行测定,田间试验结束后采集土样测定土壤理化性质和酶活性。【结果】生物炭施用两年后,NB20和NB40处理的土壤全氮、pH、有效磷和脲酶活性均显著高于NF,NB20处理的pH和有效磷含量又显著高于NB40处理。两年试验NF处理菜地土壤N_(2)O排放通量范围为42.8~7233.0μg/(m^(2)·h),生物质炭处理为28.4~3188.1μg/(m^(2)·h),温度、季节和氮肥施用是引起波动的主要因素。与NF处理相比,2018、2019年NB20处理的N_(2)O累积排放量分别显著降低了64.3%、66.9%,NB40处理分别显著降低了55.8%、62.5%,但两处理之间无显著差异。与NF处理相比,NB20处理的蔬菜产量显著增加了10.1%~29.10%,产量尺度N_(2)O排放显著降低了56.4%~74.4%,氮素吸收量因而显著增加了13.9%~32.9%,两年之间多数指标变化不显著;NB40处理第一年的增产、降排效果与NB20处理无显著差异,第二年的产量和氮素利用率显著低于NB20处理,也低于第一年。相关性分析和冗余分析表明,土壤pH是影响N_(2)O排放的主要因素,土壤有效磷、pH和有机碳是影响蔬菜产量的主要因素。【结论】在华南集约化蔬菜生产中,配施生物质炭能显著缓解大量氮肥施用产生的土壤酸化,增加土壤蛋白酶和脲酶活性,进而抑制施肥诱发的土壤N_(2)O排放,提高蔬菜的氮吸收量,最终增加蔬菜产量和氮素利用率。与施用40 t/hm^(2)的处理相比,施用20 t/hm^(2)生物炭的处理提升土壤pH和产量的效果更稳定,降低单位产量N_(2)O排放和提升蔬菜氮素利用效率的效果更佳,因此常规施氮+20 t/hm^(2)生物质炭是可推荐的减排增效措施。

氯化锌改性甘蔗渣生物质炭对Cr(Ⅵ)的吸附研究

以甘蔗渣为原料,采用氯化锌改性的方法,制备新型改性生物质炭并用作吸附剂去除水体中的Cr(Ⅵ)。采用SEM、FTIR对改性前后的生物质炭表面结构、孔径、比表面积和表面官能团进行了表征。通过初始浓度、吸附剂用量、温度、时间和pH值五组单因素控制实验,确定了最佳吸附条件,探讨了各种因素对吸附效果的影响。实验结果表明,在改性生物质炭用量为2 g·L^(-1),35℃,pH2.0左右,吸附时间120 min,铬离子初始浓度为100 mg·L^(-1)的时候吸附效果最好,吸附量45.64 mg·g^(-1),去除率可达91.64%。该生物质炭对Cr(VI)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程符合准二级动力学方程。

生物质组分快速热解联产生物质炭和碳纳米管的研究

以纤维素、木聚糖和碱木质素为原料,通过快速热解的方法,使热解挥发性组分在泡沫镍催化下形成上层炭,同时固体产物形成残留固体炭(即下层残炭)。纤维素和木聚糖所得上层炭中含有大量的碳纳米管(CNTs),且掺杂有部分石墨片,而碱木质素则难以形成CNTs。其中,纤维素CNTs比木聚糖CNTs含有更多的石墨化碳,并且纤维素CNTs的石墨化程度、比表面积和产率均较高。纤维素残炭和木聚糖残炭则为致密块状结构,石墨化程度低;纤维素残炭的得率更高,因此纤维素整体的利用率比木聚糖高。结果表明,纤维素和木聚糖的热稳定性较低,热解过程可以产生大量的挥发性组分,且大多为小分子,为CNTs的形成提供了较充足的碳源,而碱木质素的热稳定性高,且热解气体产物少,不利于CNTs的形成。

生物质炭对烟气脱硝脱汞的实验研究

文章从低成本角度对烧结烟气进行脱硝脱汞研究,选用木屑在低温慢速热解条件下(室温至600℃,5℃/min)制备生物质炭,然后利用硝酸对生物质炭进行改性,最后在固定床反应器上进行脱硝和脱汞实验。通过比表面积分析和傅里叶红外光谱分析,改性生物质炭具有更大的比表面积和微孔体积,其含氧官能团和碱性原子团明显增多,两者综合作用,使得改性生物质炭的脱硝脱汞能力明显优于生物质炭的。