生物活性炭制备对农业土壤保肥能力的影响研究

孙晓丽　王淼

摘 要：生物活性炭是由木屑和秸秆在燃烧条件中而形成的高含碳稳定物质，在生物环境中可以起到强大的吸附性，同时对生态环境起到一定的环保性。通过对生物质炭进行粉碎化处理能够形成促进土壤活力的物质，能够给土壤提供其所需的养分，同时针对我国目前土壤贫瘠以及微生物状况通过生物质炭也能够得到良好的改善[1]。当前生物炭在土壤改良剂中已经得到了充分地运用，并具有一定的现实意义，同时还能够在碳封存剂上得到普遍的应用，可以有效开发与利用生物质能，另外对于我国的土地环境和整体的温室效应具有一定的现实意义，减少对农药化肥以及能源原料的依赖[2]。本文主要基于生物活性炭制备的角度出发，论述其制备对于农业土壤保肥能力的影响，文章主要通过实验的方式，分为三部分，第一部分简述蔬菜秸秆制备生物炭的过程;第二部分论述生物活性炭制备对于设施农业土壤保肥能力的影响;第三部分论述生物活性炭制备今后的效益。

关键词：生物活性炭制备;农业;土壤保肥;影响作用

生物活性炭是由生物残体在燃烧条件下通过高温影响从而产生的一种富含碳素和稳定的固态物质[3]。近些年来，随着经济的不断发展以及科技的不断进步，生物炭已经被利用于环境保护中，是一种环保能源材料，对于改善土壤性质、降低温室效应以及修复污染的环境都表现出了一定的作用。在热解制备层面，生物活性炭可以通过生物质直接热解，成本低廉，制备的过程比较简易，且来源比较广，因此可以成为土壤改良剂的重要组成部分。当前利用蔬菜秸秆制备生物活性炭并投入进农业土壤中能够有效降低蔬菜秸秆随意丢弃给环境带来的负面影响，同时还能够对土壤质量产生积极效应，促进蔬菜秸秆的循环使用[4]。

1 蔬菜秸秆制备生物活性炭的过程

使用蔬菜秸秆制备生物炭主要运用限氧裂解法之悲哀生物炭，具体的操作方法就是将蔬菜秸秆清洗干净，接着烘干并使其破碎，并过100目筛，将过筛完成后的20g破碎蔬菜秸秆放在坩埚内，并压实，在粉笔的环境中，在封闭的空间中放在马弗炉中碳化6h，温度分别设定为200℃、300℃、400℃、500℃、600℃。冷却后取出，进行称量工作，并结合之前的计量计算碳化产率，另外还需要将生物炭进行研磨。并过100目筛，一分析生物炭的各项性质，具体包括碳含量、氮含量、磷元素的含量以及具体的pH值。另外还需要对生物活性炭对农业土壤中理化性质的影响以及土壤中氮磷元素淋溶和吸附能力的影响做出一定的分析和实验，以保证其影响效果的客观与公正。同时还能够明确生物活性炭制备对于农业土壤肥力的改善作用，以及对土壤算话和板结所起到的作用和潜力，降低在农业生产中对于话费的使用量，降低农作物生产的成本，从而在保护环境和土地的前提下提升农业成产的效益，促进我国农业的可持续发展[5]。

2 生物活性碳制备对农业土壤保肥能力的影响

2.1 生物活性炭制备

生物质气可以在循环利用系统中作为系统内部的燃料进行使用，同时秸秆中的木醋液与氮磷钾等营养元素配置经生物质炭中能够形成生物炭基飞亮，同时还可以被应用为土壤改良剂。生物质炭中的化学结构主要为纳米孔隙机构，同时内部还包含较为丰富的营养元素以及高活有机物质，能够为土壤提供所需的养分。另外生物炭基肥料的应用既能够与氮磷钾元素进行合理的配比，还能够保证农作物得以快速生长与高质量发展，可以起到杀虫灭菌、保肥保水的有利影响，更重要的是通过合理的调配能够有效改良土壤中的结构，从根本上提升农作物的产量，降低化肥和农药的使用以及降低对土地所产生的负面效应，修复土壤中的板结，有效提升土壤内部的有机质含量，促进我国农业发展的可持续健康发展[6]。

2.2 减少养分流失、促进养分的利用率

不同的农作物对于土壤中所需养分的要求不完全一致，因此提升土壤中多样化养分是有效提升土壤保肥能力的一个主流发展方向。在生物活性炭制备中，富含着大量的有机物质以及不同农作物基本所需的氮磷钾等营养元素，同时还具备铜、锌、钙、镁、硅等微量元素，使土壤中的营养能够均衡起来，为农作物提供全方位的营养需求，促进农作物的茁壮成长。此外生物活性炭制备内部的化学机构是纳米孔隙结构，能够对土壤起到一定的保肥作用，其中所蕴含的高效性以及独创性的碳化工艺使得其吸附以及蓄养能力非常强，促进养分缓慢释放以保证养分不会过早或过快流失，进而避免氮元素的损失，使得肥效进一步得到延长，提升土地中养分的利用率。

2.3 提升土壤的产量，改善农作物的品质

生物活性炭制备能够有效改善土壤中的结构，從而增强在土地中农作物的免疫力，促进农作物得以健康生长，增加农作物的产量，同时御用生物活性炭制备的活性炭肥料能够将活性炭与肥料的比例调整到最佳程度，改良土壤，优化土壤内部的团聚体结构，增进土壤的免疫力，在土壤内部还能够完善土壤微生物的环境健康，以提升农作物的成活率以及所需的养分。此外，生物活性炭制备由于在应用过程前需要对具体的土地进行调研，从而能够根据土地的情况制定具体的施肥技术与方案，为后续农作物产量的提升和农作物品质的提升都打下了坚实的基础。在使用过程中前需要根据土壤中营养元素的不同以及所种植的农作物对养分的不同需求定制相应的肥料，用以降低化肥用量，以节约能源损耗与合理的资源，为环境保护与改善创造前提。

3 生物活性炭制备今后的效益

生物活性炭制备今后的效益当前生物炭已经形成了一个较为成熟的行业，且其影响与作用已经被各行各业所运用。生物活性炭目前被广泛运用在农业、化工、机械、环境等领域，因此必须要采取有效措施以及相关的政策予以支持。今后生物活性炭制备行业必须要将生物炭基材料纳入到肥料目录中，从而促进生物活性炭制备在农民身边的接受度，让农民了解并使用生物炭基材料，将其作为一种新型肥料。另外还需要组建相应的技术和研发中心，合理利用国外技术并结合我国的国情以及具体的实施方法，促进技术和基础研究的改良和推广。最后还需要建设关于生物活性炭制备技术的产业，促进其以及肥料产业的蓬勃发展，从而改善我国农作物化肥结构，促进我国土地的质量以及肥沃，为我国土地可持续发展提供环境保障。

4 结语

通过对项目的研究可以发现不同的温度会对生物活性碳制备的产出率产生一定的差异，同时能够明晰对土壤保肥能力最佳的生物炭制备温度，了解生物活性炭制备对于土壤中氮磷元素的吸附和淋溶的作用。生物活性炭制备的成功落实能够修复已被破坏或使用过度的农业土壤，还可以将蔬菜垃圾二次利用，变废为宝，促进我国蔬菜产业的结构改革与升级，延长其产业链，不仅有效增长蔬菜行业与农业的经济效益，还能在一定程度上减少能源损耗，带来一定的社会效益。对于生物活性炭的制备方法与性质进行试验和研究可以有效明晰生物活性炭在我国农业方面的影响，为后续生物炭的发展提供了一定的方向和技术创新，从而为生物炭技术的产业化创新和建设打下坚实的基础。

参考文献：

[1]王柯，杨忠莲，朱永林，吉志一，朱光灿.长江下游原水臭氧-生物活性炭深度处理效果及有机物特性变化[J].净水技术，2020，39（04）：45-53.

[2]何原子，丁春华，肖宇，姜宏，张松.纳米Au修饰煤基活性炭固载葡萄糖氧化酶生物传感器的研究[J].现代化工，2020，40（01）：129-133.

[3]张丹丹，余健，尚君，任文辉，柳斌.介质粒径、形状和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭柱中迁移的影响[J].南华大学学报（自然科学版），2019，33（05）：19-23.

[4]杨予宁，陈雷，姜玉，高绍博，李鸣晓，许铮，席北斗，李瑞.硝酸改性活性炭对赤铁矿生物可利用性的强化效果与影响因素分析[J].环境科学学报，2019，39（10）：3333-3339.

[5]邵宏，曹徐齐，阮辰窼.东京供水服务的经验与挑战：深度处理系统、二次供水模式、气候变化应对与大区域供水运营[J].净水技术，2019，38（04）：9-15+27.

[6]许湖敏，石刚，顾文秀，王大伟，桑欣欣，倪才华，李赢.生物基活性炭对有机-水共混溶剂中的甲基橙吸附平衡与动力学研究[J].应用化工，2018，47（11）：2309-2313.