土壤的良伴——生物黑炭

黑炭的起源:

生物黑炭源于人类学家对亚马逊流域黑土(ADE)的探索,是处在烧荒耕作时期的印第安土著居民在生产实践中将动植物残体燃烧后重新施入土壤而长期积累形成的富含稳定性黑炭的土壤,形成于公元前450年~公元900年间,至今超过1000年的历史。通过研究发现这种黑色的土壤含有丰富的有机碳、较高的阳离子交换量、微生物群落结构繁荣、养分元素丰富,能够显著提升土壤的肥力。(如图1)

(剖面2即是亚马逊河流域的黑土,剖面1是仅隔几百米外的另一个土壤剖面)

(剖面2即是亚马逊河流域的黑土,剖面1是仅隔几百米外的另一个土壤剖面)

生物质黑炭

受亚马逊河流域黑色土壤的启发,人们经过不断的探索尝试发现将各种不同原材料的生物质在无氧或厌氧条件下经高温裂解(<700℃)制备出的固态产物(生物黑炭)与亚马逊河流域的黑土有相似的性质。常见的生物质炭包括木炭、竹炭、秸秆炭、稻壳炭等(如图2)。

图2

图2

生物黑炭含有丰富的N、P、K、Ca、Mg等营养元素能够提高土壤肥力(如图3);较高的pH能够减缓土壤酸化;较高的CEC能够提高土壤的阳离子交换能力(CEC)和缓冲性能;较大的孔隙度和比表面积能够改善土壤的物理性质;同时,黑炭能够活化土壤中某些有益微生物以及明显增加作物产量;此外,由于生物黑炭具有化学性质上稳定的芳香族苯环结构,在土壤中能够长时间保持稳定性,增加土壤碳库容量,减少二氧化碳排放,具有固碳效应。

图3

图3

生物炭的应用与现实意义

生物黑炭作为一项能提高土壤肥力的可持续性技术引起了科学家的广泛关注,对于中国这样一个发展中的农业大国,生物黑炭技术给我们解决我国面临的诸如作物秸秆焚烧、生活垃圾填埋、人畜禽粪便污染以及森林残落物等问题提供了一个新思路,将各种有机废弃的生物质制成生物黑炭,变废为宝施入农田生态系统,起到土壤质量保育和农田固碳的双赢。

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