土壤屬性和作物生長(zhǎng)對(duì)生物炭施用的響應(yīng)和反饋研究進(jìn)展

李 毅, 馮 浩， 梁嘉平， 陳 克， 陳俊清， 梁志杰， 姚 寧，3

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)水資源高效安全利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 新鄉(xiāng)，453002；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌，712100；3.西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西 楊凌，712100；4.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西 楊凌，712100)

農(nóng)田土壤的結(jié)構(gòu)、水力性質(zhì)、養(yǎng)分運(yùn)移影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐技術(shù)的提高和科技的快速發(fā)展為糧食安全提供了重要的保障。然而，目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展仍然受多種因素的影響，變化環(huán)境下干旱-半干旱地區(qū)水資源短缺，各種氣象和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)災(zāi)害和極端事件發(fā)生頻繁，中低產(chǎn)田養(yǎng)分匱乏等都對(duì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)造成了不利影響，不利于糧食增產(chǎn)。提高中低產(chǎn)田所種植作物的水分利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，始終是干旱-半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)高效用水和優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)迫切需要解決的問(wèn)題。目前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，有多種中低產(chǎn)田改良方法，包括工程、水利、農(nóng)業(yè)、生物和植物修復(fù)及化學(xué)改良措施等，旨在最大程度保持土壤質(zhì)量和優(yōu)化環(huán)境，以滿足作物生長(zhǎng)需求。生物炭是生物有機(jī)材料在缺氧或絕氧條件下，經(jīng)過(guò)300～1 000 ℃高溫?zé)崃呀夂螽a(chǎn)生的含碳量極其豐富的有機(jī)物。生物炭本身含有大量的碳，可以顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，優(yōu)化土壤物理結(jié)構(gòu)；生物炭是一種良好的養(yǎng)分載體，可以提供基本的土壤礦物質(zhì)養(yǎng)分(P、K、Ca和Mg)；生物炭不僅能提高土壤陽(yáng)離子的交換能力，還可提高土壤養(yǎng)分的利用率，促進(jìn)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而減少因淋溶引起的養(yǎng)分流失；生物炭還可改善土壤微生物學(xué)特性，增加土壤中微生物數(shù)量；更重要的是，生物炭結(jié)合其他農(nóng)田管理措施(覆蓋、施肥、膜下滴灌等)能使農(nóng)業(yè)增產(chǎn)，從而有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

由于生物炭對(duì)土壤和作物生產(chǎn)具有改善效應(yīng)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在利用生物炭改善土壤質(zhì)量及提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量方面進(jìn)行了大量的研究和嘗試，獲得了非常多的成果。本文從土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及作物生長(zhǎng)對(duì)生物炭的響應(yīng)和反饋方面入手，梳理和總結(jié)目前生物炭在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用的最新進(jìn)展，從而揭示農(nóng)田土壤屬性和作物生長(zhǎng)對(duì)生物炭的響應(yīng)和反饋機(jī)制，以期為生物炭在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

1 土壤物理性質(zhì)對(duì)生物炭施用的響應(yīng)

1.1 土壤容重

土壤物理性質(zhì)包括土壤容重、孔隙度、土壤水分、土壤溫度等，這些土壤物理性質(zhì)是反映土壤健康的重要指標(biāo)。其中土壤容重反映土壤的緊實(shí)程度，與土壤孔隙度有密切關(guān)系。由于生物炭自身的容重顯著低于土壤的容重，以往研究結(jié)果比較一致地表明，施用生物炭可以降低土壤容重約8%～11.2%，而且降低幅度和被施用土壤的性質(zhì)、生物炭施用量、生物炭自身屬性、試驗(yàn)條件及生物炭施用年限都有關(guān)系。劉祥宏通過(guò)研究不同生物炭施用量(0，4，8，16 g/kg)對(duì)黃土高原5種土壤(塿土、黑壚土、黃綿土、沙黃土和風(fēng)沙土)容重的影響發(fā)現(xiàn)，生物炭施用量越高，降低土壤容重的效果越顯著。Githinji將生物質(zhì)炭與砂壤土按不同體積配比混合處理發(fā)現(xiàn)，施用25%生物炭的土壤容重與對(duì)照組相比降低了18%。孟繁昊等研究表明，施加生物炭(8，16，24 t/hm)使0—20 cm土層容重降低1.19%～11.18%。李倩倩等通過(guò)連續(xù)5年的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，隨著年限的延長(zhǎng)以及生物炭施量的增加，20—30 cm土層的土壤容重顯著降低。然而，另有研究表明，生物炭對(duì)土壤容重的影響因土壤有機(jī)質(zhì)含量不同而產(chǎn)生不同效果。Herath等指出，施用生物炭能夠顯著降低有機(jī)質(zhì)含量低土壤的容重，但不會(huì)減小高有機(jī)質(zhì)含量土壤的容重，該結(jié)論也先后被Tammeorg等和Moragues-Saitua等證實(shí)?？傮w上，由于受到外部環(huán)境、生物炭來(lái)源和土壤本身質(zhì)地結(jié)構(gòu)等具體條件的影響，生物炭對(duì)土壤容重的調(diào)控機(jī)理較復(fù)雜，這種復(fù)雜性不僅涉及土壤容重等物理性質(zhì)，也對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)及作物生長(zhǎng)—產(chǎn)量等構(gòu)成潛在影響。

1.2 土壤孔隙度

施用生物炭改變了土壤容重，從而影響土壤孔隙度。生物炭改善土壤孔隙的機(jī)制歸因于高孔隙度生物炭材料的孔隙貢獻(xiàn)、通過(guò)產(chǎn)生堆積或孔隙來(lái)修飾孔隙系統(tǒng)及改善整體穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)生物炭改良后的土壤主要表現(xiàn)為微、中和宏觀孔隙度的增加。將25 t/hm的生物炭添加到粉砂壤土中能夠使0—10 cm 土層的土壤總孔隙度顯著提升6.4%，且同時(shí)增加大孔隙度和微孔隙度，隨著生物炭施加量的增大，土壤孔隙度呈線性增加的趨勢(shì)。特定情況下生物炭的添加不改變土壤的總孔隙度，但對(duì)土壤的孔隙組成產(chǎn)生一定的影響，降低大孔隙比例而顯著提高中孔隙的比例，繼而對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生積極作用。

1.3 土壤水力性質(zhì)

已有研究表明，施加生物炭對(duì)土壤有效含水量、田間持水量以及凋萎系數(shù)具有積極的作用，而且這種增加與生物炭降低了土壤容重同時(shí)增加了孔隙度有直接關(guān)系。生物炭的粒徑、比表面積、施用量等均可影響土壤的保水能力。施用粒徑為1～8 μm的生物炭可最大程度地增加0.06 m/m的水分，從而增加土壤的保水能力。較高比表面積且粒徑為1～2 mm的生物炭可提高沙質(zhì)土壤的田間持水量。生物炭施加量22.5 t/hm可使土壤有效水提升28.8%。王浩等研究表明，隨生物質(zhì)炭比例增加，土壤的吸水系數(shù)、凋萎濕度、田間持水量和飽和含水量都有所增加。Githinji在向壤質(zhì)砂土中施加生物質(zhì)炭的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生物質(zhì)炭施用量超過(guò)25%后，繼續(xù)增加生物炭施用量，會(huì)使累積入滲量呈線性下降。Liang等基于3年大田試驗(yàn)，系統(tǒng)地研究了連續(xù)施用生物炭對(duì)土壤水分分布和儲(chǔ)水量的影響，結(jié)果表明，生物炭施用量為22 t/hm對(duì)土壤儲(chǔ)水有最佳效果，生物炭施用量過(guò)高(100 t/hm)導(dǎo)致土壤儲(chǔ)水量降低。

生物炭較高的孔隙度和比表面積對(duì)土壤水分的時(shí)空分布、運(yùn)動(dòng)規(guī)律(包括入滲、蒸發(fā)及再分布等)產(chǎn)生影響。在一定程度上添加生物炭和炭基肥能夠提高垂直土柱中土壤的持水性能。此外，生物炭在一定程度上降低了土壤水分的淋濾與運(yùn)移。當(dāng)土壤含水率較低時(shí)，添加生物炭會(huì)抑制土壤水分?jǐn)U散。生物炭對(duì)土壤的水力特性也有影響，已有研究表明，施用生物炭可增加表層土壤飽和導(dǎo)水率和不同質(zhì)地土壤的水分?jǐn)U散率。然而，也有研究表明，生物炭對(duì)土壤飽和導(dǎo)水率無(wú)顯著影響。

1.4 土壤溫度和熱性質(zhì)

熱性質(zhì)包括土壤熱容量、導(dǎo)熱率和導(dǎo)溫率等。生物炭呈黑色，施用后明顯加深土壤顏色，從而增加土壤吸收熱量，降低地表反射率，改變土壤溫度。與對(duì)照相比，生物炭可使地表溫度增加31.3%～58.1%，且生物炭施用量與土壤溫度之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。施加生物炭后土壤的容重增加，降低土壤的熱擴(kuò)散率和熱導(dǎo)率，降幅達(dá)3.48%～7.49%，這也是生物炭影響土壤溫度的原因之一。添加生物炭還可以調(diào)節(jié)土壤溫度的波動(dòng)和溫度極值，削弱熱脅迫。然而，以往對(duì)生物炭影響土壤熱性質(zhì)的結(jié)論并不統(tǒng)一，Ventura等發(fā)現(xiàn)，施用生物炭增加了表層土壤溫度，但未顯著影響7.5 cm深度的土壤溫度。生物炭對(duì)土壤溫度的影響是一個(gè)多因素綜合作用的結(jié)果，其影響機(jī)制并未深入揭示，還需要進(jìn)一步的研究。

2 土壤化學(xué)性質(zhì)對(duì)生物炭施用的響應(yīng)

2.1 土壤鹽分

土壤鹽分含量高引起的土地質(zhì)量退化是限制作物生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要障礙。已有研究表明，施用生物炭能緩解微咸水灌溉條件下土壤鹽分表聚現(xiàn)象，對(duì)土壤具有一定的降鹽作用，避免鹽脅迫造成離子毒害，減輕作物受鹽脅迫的程度。對(duì)玉米田，當(dāng)生物炭施用量為30 t/hm時(shí)可起到有效的節(jié)水降鹽增產(chǎn)效果。校康等研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭可使土壤溶液中的Na離子降低9.43%，且在4 g/kg的生物炭處理下降鹽效果最為明顯。Zhao等研究表明，施用生物炭可增加鹽漬化土壤陽(yáng)離子交換量，進(jìn)而降低土壤鹽分和鈉離子含量。此外，施用生物炭能夠通過(guò)調(diào)節(jié)土壤的養(yǎng)分狀況，克服鹽分對(duì)土壤和作物的有害影響。

由于施用生物炭有降低土壤容重、增加土壤飽和導(dǎo)水率的效果，因此土壤物理性質(zhì)改善將增加鹽分的淋洗效果，降低土壤鈉吸附比，減輕鹽分脅迫。但同時(shí)由于生物炭攜帶一些化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入土壤，因此隨著生物炭施用量的增加，土壤電導(dǎo)率也隨之增加。但由于生物炭可降低土壤容重、增加土壤孔隙度和土壤導(dǎo)水能力，因而又能促進(jìn)土壤鹽分的淋洗。Zhang等研究證實(shí)，施用生物炭可大大降低土壤電導(dǎo)率以及可交換Na、Cl含量，進(jìn)而減輕鹽脅迫對(duì)水稻幼苗的抑制作用。

2.2 土壤pH

生物炭的來(lái)源、是否酸化、施用年限及施用量決定了施用后的pH變化幅度。生物炭能夠有效地調(diào)節(jié)土壤pH，其調(diào)節(jié)效果取決于生物炭和土壤pH的差異，若前者大于后者，則土壤pH增加，反之則土壤pH降低。生物炭施用年限越長(zhǎng)，土壤pH的增加越趨于弱化。Kannan等通過(guò)連續(xù)3年的田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施加生物炭最終增加了土壤的pH。Jin等通過(guò)連續(xù)5年的田間定位試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，施入生物炭第1年后，土壤pH顯著增加，且40 t/hm的生物炭處理可使土壤pH增加0.53，但隨著施用年限的延長(zhǎng)，pH明顯降低，尤其第5年40 t/hm生物炭處理的pH降低最多。張明月研究表明，當(dāng)生物炭施用量與土壤的體積比超過(guò)2/3時(shí)，可使棕壤土與褐土的pH分別增加0.44和0.30。Aamer等發(fā)現(xiàn)，施用生物炭可將酸性土壤的pH從5.48提高到6.11。陳樂(lè)等研究指出，生物炭施用量越高，對(duì)酸性土壤的pH提高幅度越大，特別是50 g/kg的生物炭使4種酸性土壤pH分別提高0.68，0.97，1.29，1.71。

2.3 土壤養(yǎng)分

氮、磷和鉀是作物生長(zhǎng)的重要營(yíng)養(yǎng)元素。生物炭能夠吸附土壤中的NH和NO，進(jìn)而減少土壤氮損失。Esfandbod等研究表明，應(yīng)用低pH的生物炭能有效降低鹽堿地或蘇打土中的NH揮發(fā)，以提高氮的保留和使用效率。生物炭能夠顯著增加表層土壤養(yǎng)分含量，且隨著生物炭施用量的增加，有機(jī)質(zhì)含量呈線性增加趨勢(shì)，而有效氮、有效鉀和有效磷呈先增加后減小的趨勢(shì)。但由于生物炭施用成本高，因此不宜高量施用，20 t/hm的施用量能獲得土壤養(yǎng)分含量的最大值，施用量較大時(shí)，會(huì)造成土壤氮損失。

磷素的有效性直接受土壤pH和有機(jī)物含量的影響，且pH在5.0～7.5是磷的最佳釋放范圍，土壤pH>7.0的土壤中有效磷減少。鹽漬土限制了土壤磷的有效性，而生物炭可以作為磷肥增加鹽漬土的有效磷，提升磷的有效性和作物吸收磷素。da Silva Carneiro等研究表明，生物炭基肥料可以在短期和長(zhǎng)期完全或部分替代傳統(tǒng)的可溶性磷肥，提升土壤磷的有效性和磷利用率，促進(jìn)植物對(duì)磷的吸收。生物炭為土壤提供了可溶和可交換磷，通過(guò)影響磷相關(guān)的絡(luò)合和代謝作用來(lái)提高內(nèi)生土壤磷的利用率，改善土壤對(duì)磷的吸附，有助于擴(kuò)大土壤磷庫(kù)，增加其利用率，并減少淋失。

我國(guó)土壤有效鉀含量低，鉀的利用率不高，且過(guò)量施肥增加了環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)。施用生物炭能夠增加鉀的有效性，2%的生物炭能夠替代40%的常規(guī)鉀肥，加速緩慢利用的鉀向可用鉀轉(zhuǎn)化。

3 作物生長(zhǎng)對(duì)生物炭的響應(yīng)和反饋

植物在土壤中的生長(zhǎng)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。根系在植物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收、化合物的生物合成和儲(chǔ)存以及與土壤環(huán)境中的非生物和生物因子的相互作用中起至關(guān)重要的作用。健康的土壤中植物生長(zhǎng)良好；而問(wèn)題土壤則阻礙水分和養(yǎng)分的吸收并抑制植物生長(zhǎng)。類似土壤屬性，作物生長(zhǎng)對(duì)生物炭也有其響應(yīng)和反饋。由于作物種類多，篇幅所限，以下將以棉花為主評(píng)述作物生長(zhǎng)對(duì)生物炭的響應(yīng)和反饋。

3.1 棉 花

棉花是重要的經(jīng)濟(jì)作物。適量生物炭使其長(zhǎng)勢(shì)更好、產(chǎn)量更高；而過(guò)高施量既不經(jīng)濟(jì)，又不利于產(chǎn)量提升。近年來(lái)生物炭對(duì)作物生長(zhǎng)影響的研究集中于生物量、生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量上，部分研究涉及作物養(yǎng)分利用效率。王榮梅等研究表明，10%的生物炭施量可倍增喀什綠洲灌淤土的田間持水量；在混合施用方式下，生物炭顯著提高棉花產(chǎn)量；5%的施量提高皮棉產(chǎn)量26%。蘇倩等研究表明，施用生物炭可提高棉花生物量和養(yǎng)分吸收量。李琦等研究表明，施用生物炭能夠使棉花的干物質(zhì)和氮素吸收分別增加9.2%～17.3%和29.5%～48.8%，且隨施用量增加，棉花的干物質(zhì)也逐漸增加。田曉飛研究表明，生物炭能夠提升棉花花期和鈴期葉片的葉綠素相對(duì)含量、凈光合速率、蒸騰速率和棉花產(chǎn)量。侯艷艷等在新疆灰漠土開(kāi)展田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加棉稈生物炭相對(duì)對(duì)照組能明顯提高棉花產(chǎn)量7.9%～21.3%，棉花莖粗、株高及生物量等雖然有所提高，但效果不顯著。Wu等研究表明，1%的生物炭施用量可增加棉花的芽、鈴和有效果枝數(shù)，且當(dāng)75 mg/kg的KO與1%的生物炭結(jié)合時(shí)最有利于提高棉花產(chǎn)量、農(nóng)藝效率和經(jīng)濟(jì)效益。凌遵學(xué)等研究表明，施用生物炭基尿素能延長(zhǎng)棉花的生育期，提升棉花株高、單株果枝數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重和棉花產(chǎn)量。Qayyum等發(fā)現(xiàn)，施用生物炭不僅使棉花株高增加11.71%～22.47%，單株鈴數(shù)增加0.74%～13.75%，平均鈴重增加35.44%～36.22%，籽棉產(chǎn)量提高14.48%，而且還可使棉花的纖維長(zhǎng)度和馬克隆值分別增加4.3%和24.5%。此外，生物炭的合理施用也有利于減輕棉花病蟲(chóng)害。

3.2 其他作物

甜菜是重要的糖類作物，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高。施用生物炭可減輕甜菜幼苗受除草劑的毒害，促進(jìn)甜菜的植株生長(zhǎng)，改善甜菜的根系形態(tài)、增加根冠比和甜菜的含糖量。施用生物炭還可增加堿脅迫下的甜菜出苗率、塊根產(chǎn)量、含糖率和產(chǎn)糖量。生物炭和氮肥配合施用，不僅增加甜菜的出苗率，還可提升甜菜各生育期內(nèi)葉片和塊根的干物質(zhì)量，增加甜菜的光合速率和葉綠素含量，進(jìn)而提高甜菜的產(chǎn)量和含糖量。

在生物炭對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響研究方面，Xia等認(rèn)為，氮肥與生物炭配合使用對(duì)改善玉米的氮素利用效率和促進(jìn)土壤質(zhì)量具有積極的作用，生物炭不僅增加了土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)，還使植物的氮利用率提高11.08%，根的δN含量從11.97 mg/kg增加到21.3 mg/kg，芽的δN含量從50.8 mg/kg增加到82.3 mg/kg。屈忠義等采用3種不同的改良措施(包括施加生物炭22.5 t/hm、脫硫石膏和秸稈還田)研究了鹽漬土上種植葵花產(chǎn)量的差異，結(jié)果表明，生物炭更具優(yōu)勢(shì)、增產(chǎn)率最高，達(dá)32.28%。在生物炭對(duì)作物根系的影響方面， Xiang等對(duì)136篇文章的2 108對(duì)觀察結(jié)果進(jìn)行了分析發(fā)現(xiàn)，施用生物炭可以使植物根系的生物量、根系體積、表面積、根長(zhǎng)、根尖數(shù)及根直徑分別增加32%，29%，39%，52%，17%，9.9%。除了對(duì)作物的生長(zhǎng)有正面影響外，生物炭施用后也可能降低作物產(chǎn)量。然而Spokas等指出，只有50%的研究中生物炭使作物增產(chǎn)，而其余50%的研究顯示其對(duì)作物增產(chǎn)沒(méi)有影響，甚至減少了作物產(chǎn)量。

生物炭影響作物生長(zhǎng)的主要原因有：(1)生物炭含有一定成分的灰分，可為作物生長(zhǎng)提供氮、磷、鉀等養(yǎng)分;(2)大多生物炭呈堿性，可有效降低土壤的酸度，緩解重金屬脅迫，提高作物的生產(chǎn)效率；(3)適量生物炭添加可以有效提高土壤的持水性能，緩解旱田作物的干旱脅迫，提高作物產(chǎn)量；(4)生物炭還與土壤中微生物協(xié)同作用，改善根系微生物的群落環(huán)境，促進(jìn)根系發(fā)育，對(duì)作物生長(zhǎng)有積極作用。

4 生物炭施用的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

生物炭施用的方式、年限、施用量等技術(shù)參數(shù)的變化導(dǎo)致施用效果差異明顯。合理的生物炭施用量對(duì)作物生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用，當(dāng)施用量過(guò)高會(huì)顯著抑制作物生長(zhǎng)。Li等研究表明，與40 t/hm施用量相比，20 t/hm的生物炭處理可獲得最高的作物產(chǎn)量。勾芒芒等和Li等分別通過(guò)盆栽和田間試驗(yàn)研究指出，在40 t/hm生物炭施用量下番茄地上生物量、產(chǎn)量、水肥生產(chǎn)力以及經(jīng)濟(jì)效益顯著高于60 t/hm的施用量。Jin等開(kāi)展了不同生物炭(0，5，20，40 t/hm)與氮肥(0～120 kg/hm)結(jié)合對(duì)油菜籽和紅薯產(chǎn)量的影響試驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)生物炭和氮肥的施用量分別為11.4 t/hm和102 kg/hm時(shí)可獲得最高作物產(chǎn)量和凈收入。梁嘉平通過(guò)對(duì)南疆重度鹽堿地連續(xù)3年施用生物炭(0～100 t/hm)進(jìn)行研究，推薦10 t/hm作為棉花和甜菜經(jīng)濟(jì)效益最高的合理施用量。Reyes-Cabrera等在添加生物炭和酒糟情況下分析了棉花-花生輪作與甜高粱的產(chǎn)量和土壤含水量等指標(biāo)，認(rèn)為30 kg N/hm結(jié)合5 t/hm生物炭是最佳組合。綜合來(lái)看，最佳生物炭施量依不同的作物類型、土壤及氣候條件而變化，推薦25 t/hm以下為經(jīng)濟(jì)效益最佳的生物炭施量，此外，結(jié)合施肥及其他耕作措施有益于同時(shí)提高土壤養(yǎng)分和作物產(chǎn)量。

5 結(jié)論與建議

本文通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外生物炭相關(guān)的研究進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)生物炭的施用對(duì)土壤物理性質(zhì)(包括容重、孔隙率、水分和溫度)、化學(xué)性質(zhì)(pH、鹽分)及作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量有正效應(yīng)。合理的施用方式、年限、生物炭來(lái)源可促進(jìn)作物的生理生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程，從而可獲得最佳產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。然而，由于生物炭自身的理化性質(zhì)較為復(fù)雜，加上不同研究者的試驗(yàn)條件有很大差異，土壤、氣候、作物類型等具有較大的區(qū)域差別和時(shí)空變異性，土壤屬性和作物生長(zhǎng)對(duì)生物炭施用的響應(yīng)和反饋規(guī)律不同，甚至施用生物炭對(duì)同一土壤屬性或作物類型的影響，結(jié)果并不一致。大部分結(jié)果證實(shí)，土壤屬性和作物生長(zhǎng)對(duì)生物炭具有正響應(yīng)。目前相關(guān)研究成果雖然非常豐富，但在生物炭對(duì)土壤環(huán)境的調(diào)控和作物促生機(jī)理方面的觀點(diǎn)不一致，今后應(yīng)在機(jī)理機(jī)制研究方面進(jìn)行重點(diǎn)研究和分析，在生產(chǎn)實(shí)踐中需注意因地制宜制定施用策略。建議將生物炭與其他施肥、灌溉、田間管理措施有效結(jié)合，合理制定施用方式、年限及施用量，為我國(guó)糧食安全作出更大的貢獻(xiàn)。