Đặc trưng và đánh giá biochar cho ứng dụng của chúng như là phân bón cải thiện đất

Soil Research - Tập 48 Số 7 - Trang 516 - 2010
Balwant Singh1, Bhupinder Pal Singh2, Annette Cowie3
1Faculty of Agriculture, Food and Natural Resources, The University of Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia
2Forest Science Centre, Industry and Investment NSW, PO Box 100, Beecroft, NSW 2119, Australia
3National Centre for Rural Greenhouse Gas Research University of New England Armidale NSW 2351 Australia

Tóm tắt

Các đặc tính của biochar có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi nguồn nguyên liệu và điều kiện nhiệt phân; điều này yêu cầu phải có sự đặc trưng chi tiết của biochar cho ứng dụng của chúng trong việc cải thiện độ màu mỡ của đất và lưu trữ carbon. Chúng tôi đã đặc trưng 11 mẫu biochar, được sản xuất từ 5 nguồn nguyên liệu [gỗ Eucalyptus saligna (tại 400°C và 550°C, cả có và không có hoạt hóa bằng hơi nước); lá E. saligna (tại 400°C và 550°C với hoạt hóa); bùn nhà máy giấy (tại 550°C với hoạt hóa); phân gà và phân bò (mỗi loại tại 400°C không có hoạt hóa và tại 550°C có hoạt hóa)] bằng các phương pháp hóa học tiêu chuẩn hoặc được điều chỉnh của đất. Giá trị pH của biochar thay đổi từ gần trung tính đến kiềm mạnh. Nhìn chung, biochar từ gỗ có tổng lượng C cao hơn, hàm lượng tro thấp hơn, tổng lượng N, P, K, S, Ca, Mg, Al, Na, và Cu thấp hơn, và khả năng trao đổi cation tiềm năng (CEC) và cation trao đổi thấp hơn so với biochar từ phân, trong khi biochar từ lá thường nằm ở giữa. Biochar từ bùn nhà máy giấy có tổng lượng Ca và cation trao đổi cao nhất, tương đương CaCO3, tổng lượng Cu cao nhất và CEC tiềm năng cao nhất, và tổng lượng K và cation trao đổi thấp nhất. Hàm lượng muối hòa tan trong nước cao hơn ở biochar từ phân, tiếp theo là biochar từ lá, bùn nhà máy giấy, và biochar từ gỗ. Tổng lượng As, Cd, Pb, và hidrocarbon thơm đa vòng trong các mẫu biochar rất thấp hoặc dưới giới hạn phát hiện. Nhìn chung, sự gia tăng nhiệt độ nhiệt phân làm tăng hàm lượng tro, giá trị pH, và tính bazơ bề mặt và giảm độ acid bề mặt. Điều trị hoạt hóa có tác động rất ít đến hầu hết các đặc tính của biochar. Phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy sự hiện diện của whewellite trong biochar E. saligna được sản xuất tại 400°C, và whewellite đã được chuyển đổi thành calcite trong biochar hình thành ở 550°C. Biochar từ bùn nhà máy giấy chứa lượng calcite lớn nhất. Muối hòa tan trong nước và calcite đã gây cản trở trong việc đo lường điện tích bề mặt và cần được loại bỏ trước khi thực hiện phép đo điện tích bề mặt của biochar. Các mẫu biochar được sử dụng trong nghiên cứu này có thể có đặc tính từ giàu C đến giàu dinh dưỡng đến giàu vôi, và những đặc tính này có thể được tối ưu hóa thông qua việc bố trí nguồn nguyên liệu và nhiệt độ nhiệt phân cho mục đích ứng dụng đất cụ thể.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Baldock, 2002, Organic Geochemistry, 33, 1093, 10.1016/S0146-6380(02)00062-1

Boehm, 1994, Carbon, 32, 759, 10.1016/0008-6223(94)90031-0

Chan, 2007, Australian Journal of Soil Research, 45, 629, 10.1071/SR07109

Chan, 2008, Australian Journal of Soil Research, 46, 437, 10.1071/SR08036

Cheng, 2008, Geochimica et Cosmochimica Acta, 72, 1598, 10.1016/j.gca.2008.01.010

Cheng, 2006, Organic Geochemistry, 37, 1477, 10.1016/j.orggeochem.2006.06.022

Chun, 2004, Environmental Science & Technology, 38, 4649, 10.1021/es035034w

Contescu, 1997, Carbon, 35, 83, 10.1016/S0008-6223(96)00125-X

Contescu, 1998, Carbon, 36, 247, 10.1016/S0008-6223(97)00168-1

Gaskin, 2008, Transactions of the ASABE, 51, 2061, 10.13031/2013.25409

Glaser, 2001, Naturwissenschaften, 88, 37, 10.1007/s001140000193

Glaser, 2002, Biology and Fertility of Soils, 35, 219, 10.1007/s00374-002-0466-4

Guo, 2007, Microporous and Mesoporous Materials, 100, 12, 10.1016/j.micromeso.2006.10.006

Horne, 1996, Fuel, 75, 1051, 10.1016/0016-2361(96)00081-6

Knicker, 2007, Biogeochemistry, 85, 91, 10.1007/s10533-007-9104-4

Lal, 2009, European Journal of Soil Science, 60, 158, 10.1111/j.1365-2389.2008.01114.x

Lehmann, 2006, Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 11, 403, 10.1007/s11027-005-9006-5

Lehmann, 2003, Plant and Soil, 249, 343, 10.1023/A:1022833116184

Liang, 2006, Soil Science Society of America Journal, 70, 1719, 10.2136/sssaj2005.0383

McBeath, 2009, Organic Geochemistry, 40, 1161, 10.1016/j.orggeochem.2009.09.006

Nguyen, 2010, Environmental Science & Technology, 44, 3324, 10.1021/es903016y

Novak, 2009, Annals of Environmental Science, 3, 195

Orians, 2007, Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society, 82, 393, 10.1111/j.1469-185X.2007.00017.x

Rodriguez-Navarro, 2009, American Mineralogist, 94, 578, 10.2138/am.2009.3021

Shinogi, 2003, Advances in Environmental Research, 7, 661, 10.1016/S1093-0191(02)00040-0

Singh, 2010, Journal of Environmental Quality, 39, 1224, 10.2134/jeq2009.0138

Steiner, 2007, Plant and Soil, 291, 275, 10.1007/s11104-007-9193-9

Tsai, 2006, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 76, 230, 10.1016/j.jaap.2005.11.007

Tyron, 1948, Ecological Monographs, 18, 81, 10.2307/1948629

Van Zwieten, 2010, Plant and Soil, 327, 235, 10.1007/s11104-009-0050-x

Thông tin
Thông tin xuất bản

Soil Research

Tập 48 Số 7

516

Thông tin tác giả