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生物炭理化性质研究是所有生物炭研究工作的基础,同时也是生物炭理论研究工作的核心。众所周知,生物质原料种类和炭化工艺的不同将导致生物炭理化性质产生较大的差异。因此,本研究以玉米秸秆、花生壳、松木屑等31种农林业废弃生物质为原料,在不同的炭化工艺条件下,制备出274种理化性质不同的生物炭,并采用国际生物炭研究组织(IBI)推荐的一套生物炭标准测试方法(Standardized Product Definition and Product Testing Guidelines for Biochar That Is Used in Soil 2.0)分析新鲜生物炭的元素组成、pH、灰分含量等理化性质,构建生物炭理化性质数据库,进而对生物质原料种类、炭化工艺对生物炭理化性质的影响机制进行了系统性的研究。为根据实际生产需求选择和设计生物炭提供理论依据。研究结果如下:生物质炭化后外观颜色变深,体积出现非比例收缩,内部呈对称的多孔结构,生物质细胞壁多层结构消失。生物炭特有的形貌结构特征是用于鉴别生物炭及其类似物的主要依据。生物炭的产炭率分布范围为22.83%～96.97%,平均值为40.66%。为达到高效生产生物炭的目的,选择木质素含量较高的生物质原料,在炭化温度≥500℃C,停留时间≥30min的工艺条件下制备的生物炭产炭率可达到最大值。生物炭pH分布范围为3.18-12.71,平均值为9.06。为达到制备碱性较强生物炭的目的,选择木质素含量较低的生物质原料,在炭化温度≥500℃C,停留时间≥30min的工艺条件下制备的生物炭pH可达到最大值。生物炭中碳含量范围为43.40%-85.90%,平均值为64.60%。为制备含碳量较高的生物炭和提高生物炭的稳定性,选择木质素含量较高的生物质原料,在高温条件下制备的生物炭含碳量较高且稳定性较强。生物炭的安全性随着炭化温度的升高逐渐降低。为提高生物炭的安全性,选择重金属含量较低的生物质原料在低温或HTT=700℃炭化条件下制备的生物炭安全性较高。生物炭中几乎不含有可被作物直接利用的氮素,含有少量的P2O5(0.10%)和1.79%K20,其自身的养分价值较低。生物炭用于农业生产需与其他形式的肥料配合施用才能达到理想的增产效果。