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論文

生物炭之製備及其植生應用效益之評估

歐蒂娣

國立屏東科技大學熱帶農業暨國際合作系

2013

生物碳是由有機物質(如農業廢棄物或是植體等生質物)所製備的碳材料，其可用來增加土壤的固碳能力並改善其養分含量與水分的滯留能力。生物碳亦可使保持土壤中的營養成分與增加陽離子交換能力、降低土壤酸度、改善土壤結構，減少非二氧化碳溫室氣體的釋放。因此生物碳的生產與應用有著良好的成果且在固碳效應改善土壤健康事具有相當大的潛力，但目前生物碳的分類研究較少有系統性的歸納。因此本研究之目的在於利用有機廢棄物製備生物碳、分析其概念與起源，並調查其在農業種植中的關鍵性。同時研究生物碳的生產與作物生長之效應評估，或是與其他工業固體廢棄物(如底渣)混合之潛在用途分析。本研究主要的發現如下： 以底渣混合乾燥之玉米生質物進行多酚的萃取的研究中發現未添加肥料時，其所多酚含量為5~25mg/L；當添加化學肥料時會造成多酚含量增加到44~55 mg/L，且呈現抑制作物的生長。此外由研究結果可知生物碳有助於底渣中所含多酚的降解。以竹材與稻殼混合所製備之生物碳與垃圾焚化底渣混合後進行作物之生長評估上發現，其混合物對玉米的生長初期具有一定的影響力。且結果顯示，以400oC製備之稻殼生物碳與底渣混合並分別添加與未添加肥料時具有最佳之作物發芽率與植體重，其作物發芽率可達100 %，且在過程中無中金屬鉛與銅的溶出。 以稻殼生物碳進行空心菜之生長測試結果顯示，當生物碳添加入土壤中所栽培之空心菜的根部、葉寬與植株重均較未添加生物碳之試驗組作物明顯增加。且空心菜的莖部尺寸與(保水力/坋粒含量)比值成正比；根部尺寸與(土壤有機物含量/有機碳)比值成正比。且發現以稻殼製備生物碳的過程中具有較高含量的矽元素，且具有溶解性。其在土壤改質的應用上可扮演由土壤傳輸至植體水分與微量元素的螯合作用並提升作物之生長速率。但其含量具有一臨界值，當稻殼生物炭中的矽含量超過20 ％時則會造成作物發芽率的抑制作用。 以竹材製備生物碳為較佳的選擇，其有助於相關產業的轉型與獲利且對任何的生態系統具有較低的危害性。此部分的研究主要是以240oC、300oC、600oC與700oC進行竹材製備生物碳之潛力與作物之生長評估。其結果發以240oC與300oC竹生物碳有助於小麥種子的發芽率提升50 %；而600oC與700oC則會造成種子發芽率的抑制(均施以100 %之生物碳環境下)。

農業廢棄物、生物碳、熱裂解、生質物、碳封存、agriculture waste、biochar、pyrolysis、biomass、carbon sequestration

https://hdl.handle.net/11296/v328g5