生物质炭土壤环境效应_吴伟祥 ... [等] 著_9787030434975

《生物质炭土壤环境效应》以浙江大学环境保护研究所的研究成果为基础，结合国内外最新研究进展，从多个角度对生物质炭土壤环境效应进行了详细的论述。全书共9章，分别介绍了生物质炭特性、生物质炭固碳效应、生物质炭对土壤温室气体排放的影响、生物质炭对土壤碳循环的影响、生物质炭对土壤氮循环的影响、生物质炭与土壤质量、生物质炭与土壤氮磷流失控制、生物质炭与土壤污染防治及生物质炭的潜在环境风险。本书有助于关注全球气候变化和环境质量问题的读者了解生物质炭在土壤生态系统中的环境效应及生物质炭在缓解全球气候变化方面的重要作用。

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第一章生物质炭特性
引言
生物质是指具有生命的生物体利用大气、水、土壤等提供的各种元素通过光合作用等合成途径产生的各种有机体，即一切有生命的生物体生命活动过程产生的有机物质。从狭义上讲，生物质可以指生物质废弃物，主要包括农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。生物质废弃物分布广泛且可再生，一直以来都是潜在的能源和资源。随着人类社会文明的发展，现代化农林畜牧业、农林产品与畜牧加工业及相关工业领域和日常生活都会产生大量的生物质废弃物。我国18亿亩1亩≈667 m2耕地上种植的各类农作物，年产秸秆总量约7亿t，其中水稻、小麦和玉米等大宗农作物秸秆在5亿t左右；我国年肉猪出栏量为6.61亿头，高速发展的集约化规模化畜牧业也产生大量的畜禽有机生物质废弃物。这些低端甚至废弃的生物质材料，处理不当往往导致严重的环境污染问题。
生物质炭(biomass.derived black carbon或biochar)是生物质在缺氧条件下通过热化学转化得到的固态产物(IBI，2013)。2006年以来许多学者相继在Nature、Science等世界著名科学杂志上发表文章，强调生物质炭能够切实锁定和降低大气CO2，生物质炭化还田可能成为人类应对全球气候变化的一条重要途径，呼吁加强对生物质炭人为输入的土壤环境行为和环境效应进行研究(Marris，2006；Lehmann，2007a；Woolf et al.，2010；Sohi，2012)。至今，已有大量研究表明，生物质炭施入土壤生态系统后，不仅可以达到增强土壤固碳作用的目的，还可以改善土壤结构及理化性状，具有提高土壤质量和肥力、提升作物产量的作用。生物质炭应用于能源领域，可成为替代燃煤、石油、天然气等化石能源的清洁环保能源。进一步特殊加工形成生物质炭产品还可应用于退化耕地、退化草原、退化果园及新垦土地等障碍用地的生态修复与重建，以及污水处理、水质净化、面源污染和废弃物处理等诸多领域。随着生物质炭研究的不断深入，其在全球碳生物地球化学循环、气候变化和环境保护中的重要作用日趋体现。2013年4月18日，全球领先的专业信息提供商汤森路透(Thomson Reuters)旗下的知识产权与科技事业部发布《2013年研究前沿：自然科学与社会科学的100个学科领域》报告，将“生物质炭施用技术及其效应”(biochar amendment techniques and effects)列入十大领先研究领域中的100大重要研究前沿之一。因此，炭化生物质的资源化利用不仅成为低端有机生物质及其相关废弃物高值化利用的新技术途径，也成为土壤学、农学、地学、环境科学、生态学和大气科学研究与应用的一个重大热点(Lehmann et al.，2011；Sohi，2012)。

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