生物炭的结构及其理化特性研究回顾与展望

作为新兴技术,生物炭技术及其应用在近年发展迅速,但由于来源、材质、炭化工艺等存在较大差异,导致生物炭特性及应用效果千差万别,研究结果难以比对甚至相悖,在一定程度上阻碍了生物炭研究与应用的发展。为此,本文从制约生物炭功效发挥的关键因素,即生物炭的结构及理化特性入手,系统梳理了近年有关生物炭的定义、形成、结构、元素及其主要理化特性和调控技术等方面的研究进展,总结分析了生物炭结构及其理化特性的共性、差异性特征及规律,厘清了有关生物炭特性及功能的基本观点、现状和共识。认为,生物炭的结构及其理化特性是影响生物炭作用、功能及效果的最主要因素,决定了生物炭的应用领域、范围、量级、目标和方向,采用改性或优化调控技术是发挥生物炭功效优势、潜力与价值的关键。并从资源与环境的"循环、可持续"发展角度,结合生物炭研究与应用实际,探讨了未来有关生物炭理化特性研究的基本原则和方向,旨在为生物炭基础科学研究与应用技术发展提供基础和参考。

连续施用农用玉米芯炭的马铃薯生物学响应

为进一步探明不同材质生物炭在马铃薯生产上的应用效果及潜力,利用玉米芯制备生物炭,测定其结构及主要理化特性变化,并采用大田试验方法,研究该玉米芯炭对马铃薯生长发育、产量、品质及病害发生等生物学特征的影响。结果表明:玉米芯炭具有富碳、多微孔特征,含有多种养分元素及阳离子交换量(CEC),总孔体积、比表面积分别比炭化前提高了4.37倍和3.89倍,适于农业应用。在连作砂质土壤施用玉米芯炭后,马铃薯株高及叶、茎干物质积累明显提高,利于促进马铃薯早发快长,连续2 a施炭的马铃薯中、大薯比例和小区产量分别比对照平均提高44.67%和29.01%,其中以C2处理(按4500 kg·hm-2标准施用生物炭)的产量最高。同时,马铃薯块茎干物质、淀粉、可溶性蛋白、还原糖含量分别比对照平均提高7.78%、14.59%、19.53%、15.38%,商品、食用及营养品质有一定提升。此外,玉米芯炭处理的马铃薯疮痂病、晚疫病发生率显著降低,分别比对照平均降低93.43%和87.77%,抑制效应明显。研究表明,玉米芯生物炭对马铃薯具有"促长、增产、提质、抗病"的生物学作用特征,适于马铃薯生产应用。