生物炭的制备与应用研究XIANGCUNKEJI2022年1月（中）115生物炭的制备与应用研究孙晓鹏（河北农业大学，河北保定071010）［摘要］近年来，生物炭得到各界的广泛认识，有关学者对于生物炭的研究越来越多。本文简述生物炭的原料来源与制备过程，着重对其在各领域的应用做出阐述，并分析生物炭利用中存在的问题，为后续生物炭的研究与利用提供依据。［关键词］生物炭；制备；应用［中图分类号］TQ127.11［文献标识码］A［文章编号］1674-7909（2022）02-115-2生物炭（Biochar）是由生物质在完全或部分缺氧的环境下，通过高温热解产生的物化特性稳定、富含碳素的固态物。当前，国内外对生物炭的研究成为一大热点。全球对于生物炭的研究源于对亚马逊盆地的黑土［1］的认识，早期科学家并未对其引起重视。随着环境问题的不断恶化，科学家在研究中发现生物炭在诸多方面的应用都有重要意义。我国最早对生物炭的研究与应用是在纺织业和污水处理方面。以中国知网为例，自2022起，我国生物炭的应用领域开始扩宽，相关研究论文数量逐年增加（见图1）。10109008007006005004003002001010论文数量图1关于生物炭的研究论文统计结果1生物炭的原料与制备生物炭的制备原料非常多，如花生壳、玉米芯、玉米秸秆、甜菜根、稻谷壳和果皮等，都可被用于制备生物炭。生物炭制备通常使用的方法为高温裂解法和水热碳化法。其中，高温裂解法即将生物质原料置于缺氧或氧含量极低的环境下，对其有控制地进行高温分解制备得到生物炭的方法，其又可分为慢速热解、中速热解和快速热解［2］；水热碳化法是一种将生物质置于一定温度的水中，并在一定压力的条件下得到生物炭的一种制备方法［3］。此外，由于因为材料、热解方式、温度等的不同，不同方法得到的生物炭性质存在差异。2生物炭的性质生物炭主要是由烷基和芳香结构组成，富含大量的碳。不同原料制备的生物炭的钾、钙、镁等元素的含量不同，受温度、pH值等的影响，生物炭中的某些元素含量会发生变化。在pH值方面，生物炭通常呈碱性。已有研究显示，在制备生物炭时，热解的温度越高，生物炭的pH值也会越高［4］，同时，在原料方面，粪便类原料的碱性较高，豆科植物的碱性较高［5］。生物炭具有比表面积大、疏松多孔的性质，在制备过程中控制好温度对于生物炭的比表面积非常重要。另外，不同的原料也会影响生物炭的比表面积［6-7］。生物炭还具有吸附性、酸碱缓冲性等化学性质，其阳离子交换量随热解的温度升高而降低。生物炭的O/C比和阳离子交换量等化学性质，对于农业土壤改良等发挥着重要作用。3生物炭的应用3.1农业领域一方面，富含碳元素的生物炭可作为土壤改良剂，对土壤的理化性质、土壤结构产生影响。生物炭的施用可以增加土壤中有机碳和有机质的含量，同时又因其富含矿质养分而提高土壤吸持水分和养分补给的能力。碱性的生物炭可替代石灰等物质使用，改良土壤，提高土壤pH值；具有吸水能力的生物炭，在提高沙质土的持水量的同时能有效降低氮素的淋溶，从而提高水分利用率［8］。生物炭还可以提高地温，改良土壤条件，促进土壤生物、微生物的生存。另一方面，生物炭对于作物的生长也有影响。许多资料显示，生物炭对于作物生长有促进作用，其与肥料共同使用效果显著。但是，也有资料认为生物炭并不有利于作物生长。生物炭对于作物生长的影响不同，是因为作者简介：孙晓鹏（11017—），男，本科在读，研究方向：农业科技。XIANGCUNKEJI2022年1月（中）115生物炭的制备与应用研究孙晓鹏（河北农业大学，河北保定071010）［摘要］近年来，生物炭得到各界的广泛认识，有关学者对于生物炭的研究越来越多。本文简述生物炭的原料来源与制备过程，着重对其在各领域的应用做出阐述，并分析生物炭利用中存在的问题，为后续生物炭的研究与利用提供依据。［关键词］生物炭；制备；应用［中图分类号］TQ127.11［文献标识码］A［文章编号］1674-7909（2022）02-115-2生物炭（Biochar）是由生物质在完全或部分缺氧的环境下，通过高温热解产生的物化特性稳定、富含碳素的固态物。当前，国内外对生物炭的研究成为一大热点。全球对于生物炭的研究源于对亚马逊盆地的黑土［1］...