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第1章 生物炭的特性与应用概述1

1.1生物炭的定义与分类1

1.1.1生物炭的定义1

1.1.2生物炭的分类3

1.2生物炭的性质5

1.2.1生物炭的物理性质5

1.2.2生物炭的微化学性质7

1.2.3生物炭的有机化学性质9

1.2.4生物炭的营养性质11

1.2.5生物炭的生物学性质14

1.3生物炭的来源16

1.3.1生物炭制造的历史16

1.3.2生物炭制造的现状17

1.3.3热裂解制备生物炭的详细过程20

1.3.4影响生物炭性质的因素22

1.4生物炭的表征方法26

1.4.1元素分析27

1.4.2灰分含量的测定28

1.4.3微观形貌表征29

1.4.4傅里叶红外-拉曼光谱（FT-IR）研究30

1.4.5 X射线衍射（XRD）研究31

1.4.6比表面积及孔径分布测定32

1.4.7生物炭的Zeta电位分析33

1.4.8生物炭的吸附性能33

1.4.9 pH值的测定34

1.5生物炭的应用前景和未来的发展方向34

1.5.1概述34

1.5.2生物炭在农业中的应用34

1.5.3作为碳贮存库的生物炭39

1.5.4生物炭对温室气体排放的影响41

1.5.5用作废物管理的生物炭43

1.5.6可再生能源的发电44

1.5.7生产生物炭的经济考虑因素45

1.5.8与生物炭生产和使用相关的风险45

1.5.9生物炭应用所亟待解决的问题与展望47

参考文献51

第2章 生物炭对土壤微生态的影响54

2.1土壤微生态54

2.1.1土壤矿物质54

2.1.2土壤有机质55

2.1.3土壤生物56

2.2生物炭对土壤微生态环境的影响59

2.2.1生物炭对土壤结构的影响59

2.2.2生物炭对土壤的养分供应69

2.2.3生物炭对土壤生物的影响71

参考文献77

第3章 生物炭对土壤肥力及作物生长的影响80

3.1生物炭的营养特性80

3.1.1生物炭养分含量80

3.1.2生物炭直接营养价值82

3.1.3生物炭间接营养价值83

3.1.4控制生物炭营养特性的因素84

3.2生物炭对土壤的改良作用87

3.2.1对土壤物理性质的影响87

3.2.2土壤化学性质88

3.3生物炭对作物生长的影响89

3.3.1生物炭的肥效及机理89

3.3.2生物炭的增产作用89

3.4秸秆不同还田方式对于小麦生长的影响研究案例介绍90

3.4.1研究方法90

3.4.2对土壤pH值的影响90

3.4.3对有机质的影响91

3.4.4对植株株高、根长和生物量的影响92

3.4.5对植株叶绿素含量的影响93

3.4.6对植株内源性氮磷钾总含量的影响93

3.5秸秆不同还田方式对于小麦根际土壤酶活性的影响研究案例介绍94

3.5.1根际土壤过氧化氢酶活性95

3.5.2根际土壤蔗糖酶活性96

3.5.3根际土壤脲酶活性97

3.6秸秆不同还田方式对于小麦根际微生物的影响研究案例介绍98

3.6.1土样PCR-DGGE结果分析98

3.6.2土样微生物群落相似性分析99

3.7秸秆不同还田方式氮形态及植株生物量的影响研究案例介绍102

3.7.1生物炭和粉碎秸秆处理对植株生长及含氮量的影响102

3.7.2生物炭/粉碎秸秆还田对土壤氮循环过程的影响106

参考文献110

第4章 生物炭与气候变化113

4.1土壤有机质与气候变化115

4.2利用生物炭进行碳的稳定和固存116

4.3生物能源和生物炭的联合生产117

4.4生物炭系统的评价119

4.5生物炭在土壤中的稳定性120

4.5.1自然系统中生物炭的稳定性121

4.5.2原料对生物炭稳定性的影响122

4.5.3气候因素对生物炭矿化的影响122

4.5.4土壤生物活性与生物炭的稳定性123

4.5.5耕作和机械干扰对生物炭的影响124

4.6生物炭在减缓和适应气候变化中扮演的角色124

4.6.1生物炭对产量效益和营养需求的间接影响125

4.6.2生物炭对土壤中一氧化二氮释放的影响126

4.6.3生物炭对土壤中甲烷释放的影响128

4.6.4生物活性和土壤有机质的稳定128

4.6.5生物炭对耕作和灌溉需水量的影响129

4.6.6生物燃料的生产129

4.6.7土壤结构的改善129

4.6.8生态恢复力130

4.6.9净缓解效益130

4.7生物炭方案130

4.7.1农业130

4.7.2林业133

4.8土壤生物炭的自然循环量化模型134

4.9生物炭方案的全球推广135

参考文献136

第5章 生物炭对土壤重金属的影响139

5.1土壤重金属污染现状与治理139

5.1.1土壤重金属污染现状139

5.1.2土壤重金属治理方法143

5.2生物炭与重金属的相互作用148

5.2.1生物炭与重金属的作用机理148

5.2.2不同来源对生物炭吸附能力的影响151

5.2.3不同处理温度的影响152

5.3生物炭修复土壤重金属的应用154

5.3.1生物炭对土壤重金属迁移性的影响154

5.3.2生物炭对土壤重金属污染的修复实例157

参考文献159

第6章 生物炭对土壤中POPs的影响162

6.1土壤/沉积物中POPs污染现状162

6.1.1 POPs162

6.1.2土壤/沉积物POPs污染163

6.2土壤/沉积物对POPs的吸附解吸164

6.2.1吸附理论与吸附模型164

6.2.2解吸理论与解吸滞后现象168

6.2.3影响吸附解吸的因素172

6.3土壤中POPs的生物有效性179

6.3.1生物有效性的定义、影响因素和环境意义179

6.3.2生物有效性的表征方法181

6.3.3土壤中POPs的赋存状态与生物有效性186

6.4生物炭对POPs的吸附解吸189

6.4.1生物炭对POps的吸附行为及机理189

6.4.2生物炭对POPs的解吸行为及滞后性分析191

6.5生物炭对土壤中POPs迁移归趋和生物有效性的影响193

6.5.1生物炭对土壤中POPs迁移归趋的影响193

6.5.2生物炭对土壤中POPs生物有效性的影响195

参考文献196

第7章 生物炭对土壤中农药的影响200

7.1农药污染现状及其环境影响200

7.1.1农药对土壤的污染201

7.1.2土壤中农药的迁移和转化201

7.1.3农药对土壤生物的影响203

7.1.4土壤对农药的吸附作用206

7.2生物炭对农药的吸附作用208

7.2.1生物炭的组成和结构对农药吸附的影响208

7.2.2环境因素对生物炭吸附农药的影响212

7.3生物炭对土壤中农药环境行为的影响214

7.3.1生物炭对土壤中农药的锁定215

7.3.2生物炭对土壤中农药生物有效性的影响216

7.3.3生物炭对农药的水解作用222

参考文献224