从Rumex abyssinicus利用响应表面方法来优化生物炭的生产,并将其应用于修改退化的土壤
Solomon Tibebu1, Abebe Worku2, Tsedekech Gebremeskel Weldmichael1
1Department of Environmental Engineering, College of Engineering, Sustainable Energy Center of Excellence, Bioprocess and Biotechnology Center of Excellence, Nanotechnology Center of Excellence, Addis Ababa Science and Technology University, 16417, Addis Ababa, Ethiopia.
Scientific reports
|November 25, 2025
概括
埃塞俄比亚的Rumex abyssinicus茎可以为土壤恢复创造有效的生物炭. 这种本地采购的生物炭显著改善了退化的土壤特性,提高了农业生产率并促进了可持续的土地管理.
科学领域:
- 农业科学 农业科学
- 土壤科学 土壤科学
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 土壤退化,以侵蚀,酸性和营养物质枯竭为特征,严重限制了埃塞俄比亚高地地区的农业生产力.
- 生物炭的应用显示出恢复土壤健康的潜力,但其有效性取决于原料选择和生产方法.
- 埃塞俄比亚丰富的植物Rumex abyssinicus以前没有从其茎生物质中生产生物炭,用于土壤康复.
研究的目的:
- 使用响应表面方法 (RSM) 来优化Rumex abyssinicus茎的生物炭生产.
- 评估优化Rumex abyssinicus生物炭对埃塞俄比亚退化土壤物理化学性质的影响.
主要方法:
- 使用响应表面方法 (RSM) 来优化热解参数 (温度,时间,加热速率,颗粒大小) 以最大限度地提高生物炭产量.
- 分析了生产的生物炭的物理化学特性,包括固定碳,表面积,pHpzc,水容量 (WHC) 和阴离子交换容量 (CEC).
- 进行了一项为期100天的实验,以评估生物炭应用对退化沃莱塔土壤关键土壤参数的影响.
主要成果:
- 在最佳的热解条件下,从Rumex abyssinicus茎中获得31.98%的生物炭.
- 生物炭表现出有利的特性:78.8%的固定碳,455.1 m2/g的表面积,pHpzc为9.2,WHC为5.56 g/g,CEC为15 meq/100 g.
- 生物炭的应用显著改善了土壤的特性,减少了49.24%的散密度,增加了81.47%的多孔性,提高了24.57%的pH值,并增加了53.33%的有机物质.
结论:
- 鲁梅克斯 (Rumex abyssinicus) 树干生物炭是一种可行的,本地来源的土壤修补剂,用于恢复埃塞俄比亚退化的农田.
- 这种生物炭的应用导致土壤物理和化学性质的大幅改善.
- 利用Rumex abyssinicus生物炭为土地恢复提供了可持续的途径,并提高了埃塞俄比亚农业的气候弹性.
