孫曉麗　王淼

摘 要：生物活性炭是由木屑和秸稈在燃燒條件中而形成的高含碳穩(wěn)定物質(zhì)，在生物環(huán)境中可以起到強(qiáng)大的吸附性，同時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境起到一定的環(huán)保性。通過(guò)對(duì)生物質(zhì)炭進(jìn)行粉碎化處理能夠形成促進(jìn)土壤活力的物質(zhì)，能夠給土壤提供其所需的養(yǎng)分，同時(shí)針對(duì)我國(guó)目前土壤貧瘠以及微生物狀況通過(guò)生物質(zhì)炭也能夠得到良好的改善[1]。當(dāng)前生物炭在土壤改良劑中已經(jīng)得到了充分地運(yùn)用，并具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)還能夠在碳封存劑上得到普遍的應(yīng)用，可以有效開(kāi)發(fā)與利用生物質(zhì)能，另外對(duì)于我國(guó)的土地環(huán)境和整體的溫室效應(yīng)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，減少對(duì)農(nóng)藥化肥以及能源原料的依賴[2]。本文主要基于生物活性炭制備的角度出發(fā)，論述其制備對(duì)于農(nóng)業(yè)土壤保肥能力的影響，文章主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式，分為三部分，第一部分簡(jiǎn)述蔬菜秸稈制備生物炭的過(guò)程;第二部分論述生物活性炭制備對(duì)于設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤保肥能力的影響;第三部分論述生物活性炭制備今后的效益。

關(guān)鍵詞：生物活性炭制備;農(nóng)業(yè);土壤保肥;影響作用

生物活性炭是由生物殘?bào)w在燃燒條件下通過(guò)高溫影響從而產(chǎn)生的一種富含碳素和穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)[3]。近些年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及科技的不斷進(jìn)步，生物炭已經(jīng)被利用于環(huán)境保護(hù)中，是一種環(huán)保能源材料，對(duì)于改善土壤性質(zhì)、降低溫室效應(yīng)以及修復(fù)污染的環(huán)境都表現(xiàn)出了一定的作用。在熱解制備層面，生物活性炭可以通過(guò)生物質(zhì)直接熱解，成本低廉，制備的過(guò)程比較簡(jiǎn)易，且來(lái)源比較廣，因此可以成為土壤改良劑的重要組成部分。當(dāng)前利用蔬菜秸稈制備生物活性炭并投入進(jìn)農(nóng)業(yè)土壤中能夠有效降低蔬菜秸稈隨意丟棄給環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響，同時(shí)還能夠?qū)ν寥蕾|(zhì)量產(chǎn)生積極效應(yīng)，促進(jìn)蔬菜秸稈的循環(huán)使用[4]。

1 蔬菜秸稈制備生物活性炭的過(guò)程

使用蔬菜秸稈制備生物炭主要運(yùn)用限氧裂解法之悲哀生物炭，具體的操作方法就是將蔬菜秸稈清洗干凈，接著烘干并使其破碎，并過(guò)100目篩，將過(guò)篩完成后的20g破碎蔬菜秸稈放在坩堝內(nèi)，并壓實(shí)，在粉筆的環(huán)境中，在封閉的空間中放在馬弗爐中碳化6h，溫度分別設(shè)定為200℃、300℃、400℃、500℃、600℃。冷卻后取出，進(jìn)行稱量工作，并結(jié)合之前的計(jì)量計(jì)算碳化產(chǎn)率，另外還需要將生物炭進(jìn)行研磨。并過(guò)100目篩，一分析生物炭的各項(xiàng)性質(zhì)，具體包括碳含量、氮含量、磷元素的含量以及具體的pH值。另外還需要對(duì)生物活性炭對(duì)農(nóng)業(yè)土壤中理化性質(zhì)的影響以及土壤中氮磷元素淋溶和吸附能力的影響做出一定的分析和實(shí)驗(yàn)，以保證其影響效果的客觀與公正。同時(shí)還能夠明確生物活性炭制備對(duì)于農(nóng)業(yè)土壤肥力的改善作用，以及對(duì)土壤算話和板結(jié)所起到的作用和潛力，降低在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于話費(fèi)的使用量，降低農(nóng)作物生產(chǎn)的成本，從而在保護(hù)環(huán)境和土地的前提下提升農(nóng)業(yè)成產(chǎn)的效益，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[5]。

2 生物活性碳制備對(duì)農(nóng)業(yè)土壤保肥能力的影響

2.1 生物活性炭制備

生物質(zhì)氣可以在循環(huán)利用系統(tǒng)中作為系統(tǒng)內(nèi)部的燃料進(jìn)行使用，同時(shí)秸稈中的木醋液與氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素配置經(jīng)生物質(zhì)炭中能夠形成生物炭基飛亮，同時(shí)還可以被應(yīng)用為土壤改良劑。生物質(zhì)炭中的化學(xué)結(jié)構(gòu)主要為納米孔隙機(jī)構(gòu)，同時(shí)內(nèi)部還包含較為豐富的營(yíng)養(yǎng)元素以及高活有機(jī)物質(zhì)，能夠?yàn)橥寥捞峁┧璧酿B(yǎng)分。另外生物炭基肥料的應(yīng)用既能夠與氮磷鉀元素進(jìn)行合理的配比，還能夠保證農(nóng)作物得以快速生長(zhǎng)與高質(zhì)量發(fā)展，可以起到殺蟲(chóng)滅菌、保肥保水的有利影響，更重要的是通過(guò)合理的調(diào)配能夠有效改良土壤中的結(jié)構(gòu)，從根本上提升農(nóng)作物的產(chǎn)量，降低化肥和農(nóng)藥的使用以及降低對(duì)土地所產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)，修復(fù)土壤中的板結(jié)，有效提升土壤內(nèi)部的有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)健康發(fā)展[6]。

2.2 減少養(yǎng)分流失、促進(jìn)養(yǎng)分的利用率

不同的農(nóng)作物對(duì)于土壤中所需養(yǎng)分的要求不完全一致，因此提升土壤中多樣化養(yǎng)分是有效提升土壤保肥能力的一個(gè)主流發(fā)展方向。在生物活性炭制備中，富含著大量的有機(jī)物質(zhì)以及不同農(nóng)作物基本所需的氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)還具備銅、鋅、鈣、鎂、硅等微量元素，使土壤中的營(yíng)養(yǎng)能夠均衡起來(lái)，為農(nóng)作物提供全方位的營(yíng)養(yǎng)需求，促進(jìn)農(nóng)作物的茁壯成長(zhǎng)。此外生物活性炭制備內(nèi)部的化學(xué)機(jī)構(gòu)是納米孔隙結(jié)構(gòu)，能夠?qū)ν寥榔鸬揭欢ǖ谋７首饔?，其中所蘊(yùn)含的高效性以及獨(dú)創(chuàng)性的碳化工藝使得其吸附以及蓄養(yǎng)能力非常強(qiáng)，促進(jìn)養(yǎng)分緩慢釋放以保證養(yǎng)分不會(huì)過(guò)早或過(guò)快流失，進(jìn)而避免氮元素的損失，使得肥效進(jìn)一步得到延長(zhǎng)，提升土地中養(yǎng)分的利用率。

2.3 提升土壤的產(chǎn)量，改善農(nóng)作物的品質(zhì)

生物活性炭制備能夠有效改善土壤中的結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)在土地中農(nóng)作物的免疫力，促進(jìn)農(nóng)作物得以健康生長(zhǎng)，增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，同時(shí)御用生物活性炭制備的活性炭肥料能夠?qū)⒒钚蕴颗c肥料的比例調(diào)整到最佳程度，改良土壤，優(yōu)化土壤內(nèi)部的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，增進(jìn)土壤的免疫力，在土壤內(nèi)部還能夠完善土壤微生物的環(huán)境健康，以提升農(nóng)作物的成活率以及所需的養(yǎng)分。此外，生物活性炭制備由于在應(yīng)用過(guò)程前需要對(duì)具體的土地進(jìn)行調(diào)研，從而能夠根據(jù)土地的情況制定具體的施肥技術(shù)與方案，為后續(xù)農(nóng)作物產(chǎn)量的提升和農(nóng)作物品質(zhì)的提升都打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在使用過(guò)程中前需要根據(jù)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的不同以及所種植的農(nóng)作物對(duì)養(yǎng)分的不同需求定制相應(yīng)的肥料，用以降低化肥用量，以節(jié)約能源損耗與合理的資源，為環(huán)境保護(hù)與改善創(chuàng)造前提。

3 生物活性炭制備今后的效益

生物活性炭制備今后的效益當(dāng)前生物炭已經(jīng)形成了一個(gè)較為成熟的行業(yè)，且其影響與作用已經(jīng)被各行各業(yè)所運(yùn)用。生物活性炭目前被廣泛運(yùn)用在農(nóng)業(yè)、化工、機(jī)械、環(huán)境等領(lǐng)域，因此必須要采取有效措施以及相關(guān)的政策予以支持。今后生物活性炭制備行業(yè)必須要將生物炭基材料納入到肥料目錄中，從而促進(jìn)生物活性炭制備在農(nóng)民身邊的接受度，讓農(nóng)民了解并使用生物炭基材料，將其作為一種新型肥料。另外還需要組建相應(yīng)的技術(shù)和研發(fā)中心，合理利用國(guó)外技術(shù)并結(jié)合我國(guó)的國(guó)情以及具體的實(shí)施方法，促進(jìn)技術(shù)和基礎(chǔ)研究的改良和推廣。最后還需要建設(shè)關(guān)于生物活性炭制備技術(shù)的產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)其以及肥料產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，從而改善我國(guó)農(nóng)作物化肥結(jié)構(gòu)，促進(jìn)我國(guó)土地的質(zhì)量以及肥沃，為我國(guó)土地可持續(xù)發(fā)展提供環(huán)境保障。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)項(xiàng)目的研究可以發(fā)現(xiàn)不同的溫度會(huì)對(duì)生物活性碳制備的產(chǎn)出率產(chǎn)生一定的差異，同時(shí)能夠明晰對(duì)土壤保肥能力最佳的生物炭制備溫度，了解生物活性炭制備對(duì)于土壤中氮磷元素的吸附和淋溶的作用。生物活性炭制備的成功落實(shí)能夠修復(fù)已被破壞或使用過(guò)度的農(nóng)業(yè)土壤，還可以將蔬菜垃圾二次利用，變廢為寶，促進(jìn)我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)改革與升級(jí)，延長(zhǎng)其產(chǎn)業(yè)鏈，不僅有效增長(zhǎng)蔬菜行業(yè)與農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能在一定程度上減少能源損耗，帶來(lái)一定的社會(huì)效益。對(duì)于生物活性炭的制備方法與性質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)和研究可以有效明晰生物活性炭在我國(guó)農(nóng)業(yè)方面的影響，為后續(xù)生物炭的發(fā)展提供了一定的方向和技術(shù)創(chuàng)新，從而為生物炭技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新和建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王柯，楊忠蓮，朱永林，吉志一，朱光燦.長(zhǎng)江下游原水臭氧-生物活性炭深度處理效果及有機(jī)物特性變化[J].凈水技術(shù)，2020，39（04）：45-53.

[2]何原子，丁春華，肖宇，姜宏，張松.納米Au修飾煤基活性炭固載葡萄糖氧化酶生物傳感器的研究[J].現(xiàn)代化工，2020，40（01）：129-133.

[3]張丹丹，余健，尚君，任文輝，柳斌.介質(zhì)粒徑、形狀和生物膜對(duì)糞腸球菌在飽和活性炭柱中遷移的影響[J].南華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，33（05）：19-23.

[4]楊予寧，陳雷，姜玉，高紹博，李鳴曉，許錚，席北斗，李瑞.硝酸改性活性炭對(duì)赤鐵礦生物可利用性的強(qiáng)化效果與影響因素分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2019，39（10）：3333-3339.

[5]邵宏，曹徐齊，阮辰窼.東京供水服務(wù)的經(jīng)驗(yàn)與挑戰(zhàn)：深度處理系統(tǒng)、二次供水模式、氣候變化應(yīng)對(duì)與大區(qū)域供水運(yùn)營(yíng)[J].凈水技術(shù)，2019，38（04）：9-15+27.

[6]許湖敏，石剛，顧文秀，王大偉，桑欣欣，倪才華，李贏.生物基活性炭對(duì)有機(jī)-水共混溶劑中的甲基橙吸附平衡與動(dòng)力學(xué)研究[J].應(yīng)用化工，2018，47（11）：2309-2313.