回归分析常量

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回归分析常量

论文题目：

Feedstock choice, pyrolysis temperature and type influence biochar characteristics: a comprehensive meta-data analysis review

作者：

James A. Ippolito, 

Liqiang Cui, 

Claudia Kammann, 

Nicole Wrage‑Mönnig, 

Jose M. Estavillo, 

Teresa Fuertes‑Mendizabal, 

Maria Luz Cayuela, 

Gilbert Sigua, 

Jef Novak, 

Kurt Spokas, 

Nils Borchard

来源：BIOCHAR

论文链接：

.1007/s42773-020-00067-x

翻译：南琼(浙江大学)

摘要：许多研究表明热解温度、热解工艺、原料类型是影响生物炭的理化特性的重要因素。然而目前尚没有确定在特定热解温度、热解工艺以及原材料下制备的生物炭性态特征的研究。为此，本文旨在综合分析以上三种因素对生物炭性态特征影响，以帮助学者、生物炭生产商和相关从业人员从不同出发点选择合适的生物炭制备参数。本文综合分析了5400篇经同行评审的期刊文章和50800条数据，阐明了影响生物炭物理化学特性和总营养成分的关键因素，为特定条件下生物炭特性预测提供了理论依据和技术支撑。通过分析收集的大量数据，结果表明热解工艺(快速热解和慢速热解)对生物炭的性态特征影响并不显著。热解温度是影响生物炭的半衰期的重要因素。热解温度> 500°C制备的生物炭半衰期更长(> 1000年)。高温热解产生的生物炭总碳含量和比表面积(SSA)高，具有改良土壤结构的作用。原料性质是影响生物炭特性最重要的因素。木质生物炭比表面积通常较大，农作物生物炭和草类生物炭阳离子交换能力更高。另外，根据原料的选择以及其总养分含量可合理预测生物炭各种有效态养分(N，P，K，Ca，Mg，Fe和Cu)含量。研究结果对解决特定环境问题和促进作物生长的功能性生物炭产品的设计与生产提供了良好的理论支撑。

生物炭是在限氧条件下，在相对较低的温度(300-700°C)下通过生物质热解产生的富含碳(C)的一种环境友好型材料。农林业废物、市政废物和食品废物等生物质都可以作为生产生物炭的原料。生物炭将生物质中的C转化为非常稳定的C，使生物炭可在土壤中存在数百年甚至数千年。因此，生物炭输入土壤有望减少温室气体排放，帮助缓解气候变化。

短期时间范围内(一到几年)，生物炭已被证明可以通过吸收重金属和有机污染物来改善环境质量、增加土壤持水能力、减少温室气体排放并改善作物生长。为了达到以上目的，虽然原料选择是非常重要的，但热解温度和热解工艺也很重要。因此，明晰原料、热解温度和热解工艺(即快速或慢速热解)对生物炭特性影响，将有助于制备功能性生物炭选择合适的工艺参数。

原料选择是影响生物炭特性的重要因素。相对而言，木质生物炭C含量高和有效态养分含量低，粪便生物炭则与之相反，而草类生物炭通常介于木质和粪便生物炭之间。但是，这些性质也因热解温度和热解工艺不同而改变。

热解温度和热解工艺对生物炭化学和结构特性起着关键作用。例如，随着热解温度的升高，养分的利用率发生急剧变化。具体而言，随着热解温度的升高，通常会观察到生物炭中C、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、灰分、pH、比表面积(SSA)的增加以及氮(N)、氢(H)和氧(O)含量减少。生物炭特性主要来源于生物质热解过程中将C转化成更加稳定的形式，并且形成P、K、Ca氧化物/碳酸盐矿物相，产生大量的灰分和更高的pH值，而N、H和O通过挥发部分损失，挥发损失进一步提高了其他元素在生物炭中的占比。与快速热解相比，慢速热解得到的生物炭通常具有更高N、硫(S)、有效P、Ca、镁(Mg)、比表面积和阳离子交换容量(CEC)。

生物炭的性态特征已经获得科学家们广泛的关注。不同原料选择、热解温度和热解工艺组合条件下产生的生物炭的性态特征已经有颇多研究。然而，这些因素将如何影响生物炭形态特征并不清楚。因此，本文通过综合现有文献，从原料选择、热解温度和热解工艺对生物炭性态特征影响进行全面分析总结，以期实现对特定生产条件下生物炭的性态特征预测，并且帮助以改良土壤，修复土壤污染等不同期望的生物炭需求者做出有效决策。因此，本文旨在通过对生物炭制备过程中原料选择，热解温度，热解工艺对其性态、营养元素总量、有效态营养元素含量等，明确生物炭输入带来的农业效益。

本文从众多已发表文献中收集了生物炭中常量和微量营养物含量、pH、SSA、电导率(EC)、CEC和阴离子交换容量(AES)、碳酸钙当量(CCE)、总孔体积(PV)、平均粒径(APS)和不同热解温度和工艺获得生物炭的灰分。本文收集的文献源于在2009年1月至2016年12月之间发表于Web of Science™和Scopus™电子数据库，关键字为“ biochar”。共搜索到5394篇为本研究提供了可靠和有效的理化生物炭特性的文献，获得了50851条数据。2016年以后的数据已经被前人整合分析，因此本研究并没有收录这部分数据。

为了提供全面综合的生物炭性态变化，对原料选择、热解温度和热解工艺重要参数对生物炭性态变化趋势作出合理预测。本文也单独分析了原料选择、热解温度和热解工艺对生物炭性态变化规律的影响，以便为生物炭生产者制备功能性生物炭提供理论支撑。