炭化温度和时间对葡萄枝条炭和棉杆炭特性的影响

秦 蓓，徐万里，姚红宇，胡旭东，唐光木，马海刚，孙宁川

(1.新疆农业大学 草业与环境科学学院，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业科学院 土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐 830091；3.新疆阿勒泰地区青河县农业技术推广中心，新疆阿勒泰 836200)

炭化温度和时间对葡萄枝条炭和棉杆炭特性的影响

秦 蓓1,2，徐万里2，姚红宇1,2，胡旭东3，唐光木2，马海刚2，孙宁川2

(1.新疆农业大学 草业与环境科学学院，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业科学院 土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐 830091；3.新疆阿勒泰地区青河县农业技术推广中心，新疆阿勒泰 836200)

为探索适宜于农业应用的葡萄枝条炭与棉杆炭生产条件，将剪短的葡萄枝条和棉花秸秆在不同温度(300 ℃、450 ℃、600 ℃)与时间(1 h、2 h、4 h、6 h)组合条件下置于马弗炉中缺氧炭化，测定炭化后2种原料的出炭率、理化特性和元素组成，比较分析不同炭化温度和时间下2种生物炭特性和元素组成，评价其农用性质。结果表明：(1)随着炭化温度的升高和炭化时间的延长，葡萄枝条炭和棉杆炭的出炭率逐渐下降，且葡萄枝条的出炭率(33.14%)低于棉花秸秆(38.19%)。(2)生物炭的pH和电导率随着炭化温度的升高逐渐增加：pH均可增加到10以上，葡萄秸秆炭电导率远低于棉花秸秆炭。(3)随着炭化温度的升高葡萄枝条炭与棉花秸秆炭中的有机炭质量分数下降，全量氮磷钾与钙镁质量分数增加，碱解氮质量分数与速效磷质量分数下降；养分质量分数无论增加还是降低，葡萄枝条炭中的质量分数均低于棉花秸秆炭。同时，炭化时间对生物炭中养分质量分数的影响并不明显。可知炭化温度低及时间短条件下生产的生物炭农用性质较优，即棉花秸秆的炭化性能在300 ℃、1 h炭化条件下为最适农用，葡萄枝条在300 ℃、2 h炭化条件下为最适农用；棉杆炭农用特性优于葡萄枝条炭。

葡萄枝条炭；棉花秸秆炭；炭化性能；出炭率；理化性质；养分质量分数

生物炭(Biochar)是将农林废弃物等生物质在缺氧条件下高温裂解成稳定含碳的物质[1]，几千年前生物炭就已经被人工生产出来[2]，现研究中对其认识起源于巴西的国家亚马逊研究院的研究人员对亚马逊流域有机黑土[3]的研究，90年代末由Lehmann等[4]提出。中国作为一个农业生产大国，农作物收获后留下的作物秸秆会造成环境的严重污染。生物炭的生产为秸秆的处理提供了很好的应用前景。国内吴晶[5]已研究出精控制制备生物碳的方法。生物炭做为活性炭的前体，具有高度的微孔性和二维石墨状结构[6]及较大的比表面积[7],同时也具有其独特的生态学特征[8]、元素组成与质量分数特性[9]和稳定的性质[10]。现阶段对生物炭的研究主要偏向于其作用方面，并取得很多有价值的成果。农业方面可将生物炭做为堆肥的填充材料，减少腐熟过程中氮的损失[11-12]；施入土壤后可改善土壤理化性质[13]，改善土壤微生物生长环境[14]，增加土壤对养分的固持能力[15]，减少土壤中碳的排放[16]，提高作物产量和品质[17]；同时施用生物炭可研究其对作物抗病性的影响[18]，吸附农药有机残留[19]和重金属污染物[20-22]。环境方面，生物炭无论是在生产过程中还是在应用过程中均可以减少温室气体的排放[23-24]，从而起到保护环境的作用。能源方面，生物炭燃烧过程中释放大量热能，无污染物质释放，且来源广泛，是一种可再生的清洁能源[25-26]。

新疆是中国主要的棉果粮生产基地，尤其是葡萄与棉花占据新疆农业发展的两大规模产业，在生产过程中会产生大量的农业废弃物，这些废弃物利用不当不仅会造成资源的浪费，还会造成环境的污染。国内陈温福等[27]、谢祖彬等[28]对生物炭的研究为解决这一问题提供了新的途径，同时目前无论是国内还是国外对生物炭本身的性质的研究和不同种类秸秆裂解后的生物炭性质对比研究较少。因此，本研究以葡萄枝条和棉花秸秆为研究对象，经过不同温度与时间在缺氧条件下裂解形成生物炭，比较分析这2种秸秆的炭化性能及其炭化后的理化特性和养分组成，并对其农用性能进行评估，为新疆农业废弃物的高效合理利用、环境保护和生物碳产业的推广利用提供理论指导和数据支持。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试葡萄枝条取自新疆建设兵团第八师121团炮台土壤改良试验站；供试棉花秸秆取自新疆农业科学院安宁渠试验基地。将葡萄枝条与棉花秸秆带回实验室后在105 ℃条件下烘干8 h后剪为1～2 cm的短枝条，备用，并分别粉碎一部分后过筛，测定其理化指标，葡萄枝条与棉花秸秆成分如表1所示。

1.2 方 法

1.2.1 秸秆炭的制备 葡萄属于多年生藤本植物，修剪掉的老枝多为多年不挂果或少挂果枝条，其枝条木质化程度相对棉花秸秆高，密度大，不易裂解，所以将剪为1～2 cm的短枝经粉碎机粉碎2 min后放入长×宽×高为12 cm×9.5 cm×9 cm 的带盖的特质不锈钢铁盒中，每盒360 g。棉花属于1 a生亚灌木植物，其秸秆木质化程度相对葡萄枝条低，密度小，易裂解，所以可直接将剪为1～2 cm的短枝320 g放入长×宽×高为19 cm×13 cm×8 cm的带盖的特质不锈钢铁盒中。放于盒子内的秸秆压实(尽可能多的减少盒子内的氧气质量分数)，盖紧盖子，并用铁丝十字形捆紧，将装有棉花秸秆和葡萄枝条的铁盒放入已设定好温度的马弗炉中，炭化温度设定为300 ℃、450 ℃、600 ℃，炭化时间设定为1 h、2 h、4 h、6 h，共3×4=12组，每组重复3次。当达到炭化时间后取出，于真空条件下冷却后称量，计算各个温度与时间组合条件下的棉花秸秆与葡萄枝条的出炭率后，碾磨粉碎过2 mm和0.25 mm筛，备用。

1.2.2 秸秆炭性质的测定 秸秆炭中有机质质量分数采用K2Cr2O7容量法-外加热法测定，全氮、全磷、全钾采用H2SO4-H2O2消煮法测定[29]，pH和电导率用炭水比为1∶5的水浸提法测定，碱解氮采用碱解扩散法，速效磷用NaHCO3浸提比色法测定，速效钾用NH4OAc浸提火焰光度计法测定，钙镁采用EDTA滴定法[30]。

表1 葡萄枝条与棉花秸秆的组成成分Table 1 Properties and nutrient mass fraction of Vitis vinifera stalk and cotton stalk

1.2.3 数据分析 采用Excel 2007和SPSS 17.0对试验数据进行统计分析，并采用新复极差法进行显著性比较。

2 结果与分析

2.1 葡萄枝条炭与棉花秸秆的出炭率

不同炭化温度与时间组合条件下，葡萄枝条与棉花秸秆在缺氧条件下裂解产生的秸秆炭占原秸秆质量的比例如图1所示。由于葡萄枝条较硬，且属于多年生藤本植物，木质化物质较多，即使粉碎后在300 ℃、1 h条件下也未能炭化出秸秆炭。从图中可以看出，在300 ℃、2 h条件下葡萄枝条的出炭率最高，达47.85%；棉花秸秆的最高出炭率出现在300 ℃、1 h条件下，为51.68%。可见，葡萄枝条的最高出炭率低于棉花秸秆。葡萄枝条的最低出炭率出现在600 ℃、1 h条件下，为30.12%；同时棉花秸秆的最低出炭率出现在600 ℃、6 h条件下，仅为29.83%，低于葡萄枝条的最低出炭率。但总体而言，从图1可知，随着炭化温度的增加，无论是葡萄枝条还是棉花秸秆，其出炭率均会呈降低水平；炭化时间尤其是450 ℃和600 ℃条件下对葡萄枝条炭化的影响没有对棉花秸秆的影响明显。

2.2 葡萄枝条炭与棉花秸秆炭物理性质

2.2.1 pH的比较 葡萄枝条与棉花秸秆在不同温度与时间条件下炭化后的pH均大于8.0(图2)，且随着炭化温度的增加与炭化时间的延长呈增长趋势，但葡萄枝条和棉花秸秆在450 ℃和600 ℃条件下，炭化时间对pH的影响均不显著，这也说明低温条件下时间对秸秆炭pH的影响明显大于高温条件。且葡萄枝条炭的最低pH出现在300 ℃、2 h(为8.41)；而棉花秸秆炭的最低pH出现在300 ℃、1 h(为8.54)，略高于葡萄枝条炭。其次葡萄枝条炭的最高pH(450 ℃、4 h炭化条件下为10.08)也低于棉花秸秆炭的最高pH(600 ℃、2 h炭化条件下为10.62)，同时在相同温度与时间组合条件下，葡萄枝条炭的pH总小于棉花秸秆炭，在做秸秆性质测定时葡萄枝条的pH也小于棉花秸秆，说明秸秆炭化后的pH不仅受炭化时间和炭化温度的影响，原生物质的性质也是影响秸秆炭pH的因素之一。

A.葡萄枝条的出炭率 The char yield of Vitis vinifera stalk；B.棉花秸秆的出炭率 The char yield of cotton stalk

每张图中图上的字母是按不同温度与时间组合进行比较 The letters above each bar in the chart showed the difference between the combinations of temperatures and times；横轴下的字母是按照不同炭化温度进行比较的 The letter after temperature under the horizontal axis showed the comparison results among different carbonization temperatures；图例中的字母是按不同炭化时间进行比较的 The letter in the upper legend showed difference between carbonization times；图柱上不同小写字母表示5%显著水平 The lowercase letters in the figure represent the significant difference at 0.05 level.下图标注同此 The same hereinafter.

图1不同温度与时间组合下葡萄枝条与棉花秸秆的出炭率比较
Fig.1ThecomparisonofcharyieldfromstalksofVitisviniferaandcottonundervariouscombinationsoftemperatureandtime

A.葡萄枝条炭的pH The pH value of Vitis vinifera stalk-char；B.棉花秸秆炭的pH The pH value of cotton stalk-char

2.2.2 电导率的比较 如图3所示，除了棉花秸秆炭在450 ℃条件下电导率随着炭化时间有所上升，相同炭化温度条件下葡萄枝条炭的最低电导率均出现在2 h之外，炭化时间对葡萄枝条炭与棉花秸秆炭电导率的影响小于炭化温度，且无明显规律可循，另外，从图中还可看出葡萄枝条炭和棉花秸秆炭的电导率随着炭化温度的上升呈增长的趋势，说明对秸秆炭电导率影响较为明显的因素是炭化温度，而非炭化时间。其次葡萄枝条炭的最高电导率(为3.65 mS·cm-1，600 ℃、1 h炭化条件下)近乎等于棉花秸秆炭的最低电导率(为3.70 mS·cm-1，450 ℃、1 h炭化条件下)，表明葡萄枝条炭中的总盐质量分数比棉花秸秆炭的少。

A.葡萄枝条炭的电导率 Conductivity ofVitisviniferastalk-char；B.棉花秸秆炭的电导率 Conductivity of cotton stalk-char

图3不同温度与时间组合下葡萄枝条炭与棉花秸秆炭的电导率的比较
Fig.3Theconductivitycomparisonofstalk-charsofVitisviniferaandcottoncarbonizedundervariouscombinationsoftemperatureandtime

2.3 葡萄枝条炭与棉花秸秆炭中元素组成

2.3.1 有机碳质量分数的比较 不同温度和时间组合对葡萄枝条炭和棉花秸秆炭中的有机碳质量分数影响如图4所示。无论是低温处理1 h还是高温处理6 h，葡萄枝条炭的有机碳质量分数均为400～500 g·kg-1，但是不同炭化温度处理对葡萄枝条炭中有机碳质量分数的影响明显大于炭化时间处理。对棉花秸秆炭而言，随着炭化温度的增加有机碳质量分数也随之减少，炭化时间的影响也小于炭化温度的影响。说明在不同温度与时间组合下对生物炭中有机碳质量分数的影响温度的作用明显大于时间。其次，从棉花秸秆炭中有机碳质量分数的变化来看，低温有利于有机碳质量分数的积累。棉花秸秆炭中的有机碳最高可达594.80 g·kg-1(300 ℃、1 h炭化条件)，最低仅为229.95 g·kg-1(600 ℃、6 h炭化条件)，而葡萄枝条炭中的有机碳质量分数未出现明显的波动，说明碳化温度与时间组合对棉花秸秆炭中有机碳质量分数的影响明显大于葡萄枝条炭。

A.葡萄枝条炭的有机碳质量分数 The organic carbon mass fraction ofVitisviniferastalk-char；B.棉花秸秆炭的有机碳质量分数 The organic carbon mass fraction of cotton stalk-char

图4不同温度与时间组合下葡萄枝条炭与棉花秸秆炭的有机碳质量分数的比较
Fig.4Theorganiccarbonmassfractioncomparisonofstalk-charsofVitisviniferaandcottoncarbonizedundervariouscombinationsoftemperatureandtime

2.3.2 氮磷钾质量分数的比较 葡萄枝条和棉花秸秆在不同温度与时间组合条件下炭化后的养分质量分数见表2。除棉花秸秆炭的全氮质量分数呈现不明显的下降趋势外，葡萄枝条炭和棉花秸秆炭的全量养分质量分数总体都随着炭化温度的增加呈增长的趋势，炭化时间对全量养分质量分数的影响相对较小，说明较高的炭化温度有利于生物炭中全量养分的积累，同时炭化时间对全量养分积累的影响小于炭化温度。炭化温度与炭化时间对葡萄枝条炭与棉花秸秆炭中速效养分质量分数的影响表现出最利于的速效钾、速效磷、碱解氮积累的炭化温度分别为450 ℃和600 ℃、450 ℃、300 ℃，而炭化时间对速效养分的影响同样无明确的规律可循。可见，炭化时间对生物养分质量分数的影响不明显。

同时纵观葡萄枝条炭和棉花秸秆炭的养分，葡萄枝条炭中无论是全量养分还是速效养分均低于棉花秸秆炭，且质量分数远低于棉花秸秆炭中的养分质量分数。

表2 不同温度与时间组合下葡萄枝条炭和棉花秸秆炭中的全量氮磷钾与速效氮磷钾的比较Table 2 The comparisons of nitrogen (N),phosphorus (P) and potassium (K) in the stalk-char of Vitis vinifera and cotton carbonized under various temperature and time

注：表中的小写字母表示不同温度与时间组合下5%显著水平。

Note：The lowercase letters in the table indicate a significant level of 0.05 under different combinations of temperature and times.

2.3.3 秸秆炭中钙镁的比较 钙镁元素是植物生长中的必需养分，也是土壤八大元素之一，参与土壤的阳离子交换。将葡萄枝条炭化后，在300 ℃条件下，钙和镁的质量分数随着时间的延长逐渐增加，在450 ℃与600 ℃条件下，钙镁质量分数无明显变化，且从图5可以看出，随着炭化温度的增加，钙质量分数出现增加的趋势，镁质量分数在300 ℃(平均为4.81 g·kg-1)到450 ℃(平均为4.32 g·kg-1)时呈下降趋势，600 ℃(平均为4.39 g·kg-1)未出现明显下降趋势。说明低温条件利于葡萄枝条炭中钙镁的积累，且对钙镁的积累炭化温度的影响明显大于炭化时间的影响。在不同温度与时间条件下炭化棉花秸秆(图6)则表现为同样的炭化温度的影响大于炭化时间，随着炭化时间的增加钙、镁质量分数未出现明显规律性增长趋势，但却显示高温有利于钙、镁质量分数的积累，随着温度的升高，平均钙质量分数为16.91 g·kg-1lt;18.57 g·kg-1lt;24.58 g·kg-1,平均镁质量分数为6.23 g·kg-1lt;6.85 g·kg-1lt;7.36 g·kg-1。整体而言，棉花秸秆炭中的钙、镁质量分数高于葡萄枝条炭：棉花秸秆炭中的最低钙质量分数为10.81 g·kg-1(300 ℃、1 h炭化条件)，最低镁质量分数为4.49 g·kg-1(300 ℃、4 h炭化条件)；而葡萄枝条的最高钙质量分数仅为5.74 g·kg-1(300 ℃、6 h条件)，最高镁质量分数仅为5.03 g·kg-1(300 ℃、6 h炭化条件)。可见，不同的原材料经过炭化后其元素质量分数不同。

图5 不同温度与时间组合下葡萄枝条炭钙、镁质量分数Fig.5 The Ca and Mg mass fraction of Vitis vinifera stalk-char carbonized under various temperature and time

图6 不同温度与时间组合下棉花秸秆炭钙、镁质量分数Fig.6 The Ca and Mg mass fraction of cotton stalk-char carbonized under various temperature and time

3 讨 论

3.1 炭化温度与时间对2种原料出炭率的影响

Demirbas[31]通过研究表明，在不同炭化温度与炭化时间组合条件下，提高生物质的炭化温度同时延长其炭化时间，不利于生物炭的形成，降低生物质的出炭率。本试验中无论是木质化程度较高的葡萄枝条还是木质化程度较低的棉花秸秆，在不同炭化温度与时间下均表现为出炭率随着炭化温度的升高和炭化时间的延长出现下降的趋势。这与高温条件下植物枝条或秸秆中的有机物质在无氧条件下分解为气体、水分、焦油和更小分子质量的物质，其中气体、焦油和水分挥发损失有关。Xiong等[32]将棉花秸秆和竹屑在不同温度下炭化，发现棉花秸秆的热解炭化性能比竹屑性能好。图1中在300 ℃、1 h条件下葡萄枝条不能较好地炭化出生物炭，同时在不同炭化温度与炭化时间条件下，葡萄枝条的出炭率总体上均低于棉花秸秆。

3.2 炭化温度与时间对生物炭物理性质的影响

本试验中生物炭的物理性质主要以pH和电导率为主。因为将生物炭施入土壤后，尤其在新疆盐碱化比较严重，总盐质量分数与土壤pH较高的土壤，研究其对土壤pH和电导率的影响较为重要。Lehmann[10]在《Bio-energy in the black》中介绍生物炭的pH偏碱性，本试验将葡萄枝条和棉花秸秆在不同炭化温度与时间组合下炭化后pH也均大于7.0，且随着温度的升高pH也会相应的升高。Rehrah等[13]通过不同温度炭化核桃壳、花生壳和棉花籽粒，发现生物炭的pH随着炭化温度的升高而升高；Yuan等[33]也通过试验将油菜、玉米、花生等作物秸秆在不同温度下热解成生物炭后发现其pH随着温度的增加出现上升的趋势，并证明对生物炭pH的影响主要来自其碳酸盐成分，碳酸盐质量分数越高，pH越高；同时，较高温度不利于生物炭中-COO-和-O-等有机阴离子的积累，由于这2个原因而使生物炭的pH升高。

试验中，葡萄枝条炭与棉花秸秆炭的电导率也随着炭化温度的变化而变化，炭化温度越高，电导率也越高，这与Rehrah等[13]的研究结果一致。电导率的高低受溶质中盐(或其分解为电解质)质量分数的影响。将葡萄枝条和棉花秸秆在不同温度下炭化，温度愈高，越不利于有机物质的积累[34]，使残留的无机盐物质也越多，其中钾钠等碳酸盐均易溶于水，从而使电导率随着温度的增加而增加。

3.3炭化温度与时间组合对生物炭养分质量分数的影响

现阶段，在中国将生物炭与其他肥料不同配比生产为炭基肥[35]，用于生产中，已成为研究生物炭应用的一个热点，同时生物炭中的养分质量分数也成为研究其应用的重点之一，将其施入土壤中也会影响土壤的养分质量分数。Gheorghe等[34]的研究表明随着温度的升高，生物炭中的有机碳质量分数随着炭化温度的升高而逐渐降低，本试验中，葡萄枝条炭与棉花秸秆炭中的有机碳质量分数也随着炭化温度的升高而降低，尤其以棉花秸秆炭表现最为明显。这是因为较高的炭化温度会使有机物质大量而急速地分解，还有一部分分子量相对较小有机物质转化为焦油的形式而损失。

葡萄枝条炭与棉花秸秆炭中的氮磷钾和钙镁质量分数受葡萄枝条与棉花秸秆的影响较为明显，均表现为葡萄枝条炭中的质量分数少于棉花秸秆炭；但全量养分质量分数均表现为随着炭化温度的上升而增加的趋势，碱解氮质量分数下降，速效钾质量分数增加，速效磷质量分数在300～450 ℃时上升、450～600 ℃时下降。其中碱解氮质量分数下降与Verhilen等[36]的结果一致。Deluca等[37]通过试验表明速效磷质量分数在350～800 ℃炭化条件下出现降低趋势，全磷质量分数则会增加，也与本试验结果相吻合。同时生物炭中的钙镁质量分数也会随着炭化温度的升高而相对富集[28]。这是因为生物炭随着炭化温度的升高，pH上升，形成更多的钙镁磷酸盐，钙镁磷酸盐难溶于水，从而使生物炭中的全磷质量分数增加，速效磷质量分数降低，钙镁质量分数增加。

4 结 论

4.1 随着炭化温度的增加与炭化时间的延长葡萄枝条和棉花秸秆的出炭率逐渐下降并逐渐趋向于稳定，且葡萄秸秆的炭化性能小于棉花秸秆。

4.2 随着炭化温度的升高，无论是葡萄枝条炭还是棉花秸秆炭，pH逐渐升高，最终均大于10.0而呈碱性；电导率也随着炭化温度的升高而升高。炭化时间对pH和电导率的影响并不显著。

4.3 随着炭化温度的升高，葡萄枝条炭和棉花秸秆谈中的有机碳质量分数出现下降趋势；全量氮磷质量分数上升，碱解氮质量分数与速效磷质量分数下降；钾钙镁质量分数均表现为增加趋势。同样炭化时间对生物炭中养分质量分数的影响小于炭化温度的影响。葡萄枝条炭中的养分质量分数比棉花秸秆炭中的低。

综上认为，在相对低的炭化温度与相对短的炭化时间条件下制备的生物炭(棉花秸秆在300 ℃、1 h炭化条件下，葡萄枝条在300 ℃、2 h炭化条件下)更有利于农业利用，尤其是在新疆综合性质较差的土壤上；同时，从本试验中也可看出棉花秸秆的炭化性能、棉花秸秆炭的理化性质均优于葡萄枝条与葡萄枝条炭。在实际生产与应用中还应综合考虑作物秸秆(或枝条)的炭化性能、土壤性质等因素，为高效应用生物炭做基础。

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CorrespondingauthorXU Wanli,male,researcher.Research area:soil and plant nutrition.E-mail:wlxu2005@163.com

(责任编辑：潘学燕Responsibleeditor:PANXueyan)

EffectsofCarbonizationTemperatureandTimeonCharacteristicsofVitisviniferaandCottonStalk-chars

QIN Bei1,2,XU Wangli2，YAO Hongyu1,2,HU Xudong3, TANG Guangmu2,MA Haigang2and SUN Ningchuan2

(1. Fculty of Glassland and Environment Sciences,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830000,China;2. Institute of Soil and Fertilizer and Agricultural Sparing Water,Xinjiang Academy of Agricultural Science,Urumqi 83000,China;3.Qinghe County Agricultural Technology Promotion Center,Altay Xinjiang 836200,China)

In order to explore the optimum conditions ofVitisviniferastraw carbon and cotton stalk carbon for application in agriculture production,different combinations of temperatures (300 ℃,450 ℃ and 600 ℃) and time (1 h,2 h,4 h,6 h) for hypoxia in the muffle furnace were designated for carbonization,and determined carbon yield,physicochemical characteristics and elemental composition of two raw materials to evaluate its agricultural properties. The results showed that: (1) with increasing carbonization temperature and carbonization time,carbon yield ofVitisviniferastraw and cotton stalk decreased gradually,and the carbon yield ofVitisviniferastraw (33.14%) was lower than that of cotton straw (38.19%). (2) the pH and electrical conductivity of the biological carbon gradually increased with the increase of carbonization temperature,the pH value could increase to more than 10,and the conductivity of carbon fromVitisviniferastraw was lower than that from cotton stalk. (3) With the increase of carbonization temperature ofVitisviniferastraw and cotton straw,the mass fraction of carbon,available nitrogen and phosphorus decreased,but total mass fraction of nitrogen,phosphorus, potassium,calcium and magnesium increased. However,nutrient mass fraction was constant lower inVitisviniferastraw charcoal than cotton straw charcoal. At the same time,the effect of carbonization time on the nutrient mass fraction in the biological carbon was not obvious. The properties of biochar agricultural production was better under the condition of low temperature and short time of carbonization,the cotton stalk carbonized at 300 ℃ and 1 h conditions is the most suitable for agricultural use,Vitisviniferastraw carbonized at 300 ℃ and 2 h conditions is the most suitable for agricultural use; agricultural characteristics of cotton stalk carbon are better than theVitisviniferastraw carbon.

Vitisviniferastalk-carbon; Cotton stalk-carbon; Carbonization characteristics; Carbon yield; Physical and chemical properties; Nutrient mass fraction

2016-09-17

2016-11-10

National Natural Science Foundation of China(No.41161055 and 41261059).

QIN Bei,female,master.Research area:soil and plant nutrition.E-mail:568916732@qq.com

日期：2017-11-17

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20171117.1101.026.html

2016-09-17

2016-11-10

国家自然科学基金(41161055和41261059)。

秦 蓓，女，硕士，研究方向为土壤与植物营养。E-mail：568916732@qq.com

徐万里，男，研究员，研究方向为土壤与植物营养。E-mail：wlxu2005@163.com

S210.5045

A

1004-1389(2017)11-1672-09