PDF《热解温度和时间对三种作物残体生物炭 pH 值 及碳氮含量的影...》

Lehmann et al. ,2011). 中国是农业大国,每年作物收获后产生大量秸 秆或其他植株残体归还田间或被焚烧掉. 作物秸秆 生态学杂志 Chinese Journal of Ecology摇2013,32(9):2347-2353 摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇还田是一项非常好的农业技术,可以维持土壤肥力 (杨玉爱等,1996),但这项技术最终只可将 10% ~ 20% 的秸秆碳归还到土壤中,大量的秸秆碳经微生 物呼吸返回到大气中(Lehmann,2007). 而采用秸 秆燃烧方式归还土壤中的碳量更小,不足 3% ,远小 于施用生物炭的 50% 以上碳归还量(Duan et al. , 2004). 所以将作物残体制成生物炭施用到土壤 中,对于提高土壤固碳能力、改善土壤理化性状、提 高作物产量等具有重要的意义. 尽管生物炭被认为具有重要的功能和作用,但 不同学者间却存在一些相悖的研究结论. 如以作物 产量为衡量指标,有的研究表明,施用生物炭增产效 果显著(Atkinson et al. ,2010;

Jha et al. ,2010),而 有的研究却发现增产效果不明显,甚至有相反的作 用(van Zwieten et al. ,2010). 生物炭施用效果的差 异与其应用土壤固有特征和生物炭本身特性有关. 生物炭为碱性,pH 变化范围在 8.

2 ~ 13. 0;

生物炭 总碳含量高,为33. 0% ~ 82. 4% ,而总氮含量低,为0. 18% ~ 2. 0% ,故此生物炭的 C / N 高,幅度在

19 ~ 221(Jha et al. ,2010). 生物炭性质与制备生物炭所 用原料、高温裂解温度、裂解时间关系密切( Leh鄄mann,2007;

Novak et al. ,2009). 为此,本文以玉米 棒芯、大豆秸秆和水稻颖壳

3 种常见的农作物残体 为原料,研究不同热解温度和时间对这

3 种原料生 产的生物炭产率、pH 值和碳氮含量的影响,以期为 农作物残体生物炭研制提供基础数据. 1摇 材料与方法 1郾 1摇 试验原料 本试验以玉米棒芯、大豆秸秆和水稻颖壳

3 种 东北常见主栽作物残体为原料生产生物炭.

3 种作 物残体的基本性质见表 1. 1郾 2摇 生物炭制备 分别称取干燥的水稻颖壳、切成

1 cm 左右长度 的干燥玉米棒芯和大豆秸秆各

30 g 装入坩埚中,加盖,然后放入马弗炉中热解.热解完成后,取出坩 表 1摇 用于生产生物炭的

3 种作物残体基本性质 Table

1 摇Basic characteristics of three crop residues for producing biochars 作物残体 C (% ) N (% ) C / N pH 灰分(% ) 玉米棒芯 45.

91 0.

48 95.

65 4.

67 1.

81 大豆秸秆 45.

69 0.

81 56.

41 6.

48 2.

78 水稻颖壳 38.

87 0.

42 92.

55 6.

30 17.

95 埚,待自然冷却后将生物炭装入密封袋. 热解温度 分别为

300、

350、

400、

450、500 和550 益,在每个热 解温度下分别设置

3、6 和9h的热解时间. 每种原 料共

15 个处理,每个处理

3 次重复. 1郾 3摇 生物炭指标测定 生物炭产率 = (炭化后的质量/ 炭化前的质量) 伊100% 生物炭 pH 值:称取生物炭 1.

0 g 于15 mL 离心 管中,加入

10 mL 浓度为 0.

01 mol・L-1 的CaCl2 溶液,震荡

2 min,静置

30 min,然后用 DELTA pH 计测 定溶液 pH 值. 生物炭碳、氮含量:称取 3.

0 mg 生物炭,采用 VarioEL III 型元素分析仪测定生物炭中全碳和全氮 含量,并计算生物炭 C / N. 1郾 4摇 数据分析 利用 Excel

2007 和SigmaPlot 10.

0 软件对试验 所得数据进行处理和制图. 采用 SPSS 17.

0 软件对 各组数据进行单因素方差分析(one鄄way ANOVA)和LSD 法对均值进行多重比较,琢=0. 05. 2摇 结果与分析 2郾 1摇 生物炭产率 由图