生物炭對土壤肥料的作用及未來研究

張娟 趙霆 楊慧霄 劉偉

摘 要：生物炭是生物質(zhì)在無氧或微氧條件下低溫熱轉(zhuǎn)化后的固體副產(chǎn)物，是有機碳含量高、多孔性、堿性、吸附能力強、多用途的材料。生物炭能夠提高土壤有機碳含量，改善土壤保水、保肥性能，減少養(yǎng)分損失，有益于土壤微生物棲息和活動，特別是菌根真菌，是良好的土壤改良劑。在一些情況下，單施生物炭就能夠促進作物生長或增產(chǎn)，但是生物炭與肥料混施，或復合后對作物生長及產(chǎn)量幾乎都表現(xiàn)為正效應(yīng)，這緣于肥料消除了生物炭養(yǎng)分低的缺陷，而生物炭賦予肥料養(yǎng)分緩釋性能的互補和協(xié)同作用。

關(guān)鍵詞：生物炭；土壤；肥料；固碳潛力；未來研究

生物炭在土壤中極為穩(wěn)定，可長期將碳固定于土壤，是固碳的潛力載體。利用廢棄生物質(zhì)生產(chǎn)生物炭，并將生物炭農(nóng)用將是多贏的技術(shù)。但是，生物炭的研究仍存在許多問題，需要進行廣泛深入的研究。因此，我們應(yīng)加強生物炭的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究，促進生物炭的生產(chǎn)及農(nóng)用，推動21世紀農(nóng)業(yè)的“黑色革命”。

一、應(yīng)用生物炭對土壤有機物質(zhì)進行改良

土壤的有機物質(zhì)能夠很大程度上增強土壤的肥力。因此，在判斷土壤農(nóng)業(yè)價值的過程中，生物炭的主要含量是保證土壤應(yīng)用價值的關(guān)鍵。此外，要按照土壤當中的碳素含量特點，對后續(xù)的土壤有機物質(zhì)含量實施分析，使全部的土壤能夠在具備足夠穩(wěn)定性特點的情況下進行有效的處理，使后續(xù)的土壤資源可以在水資源的有效供應(yīng)之下進行合理處理。要保證全部的土壤資源都能適應(yīng)養(yǎng)分的吸收要求，使后續(xù)的養(yǎng)分吸收機制可以確保土壤的有機物質(zhì)發(fā)揮足夠的作用。要加強對生物炭的化學因素的研究，保證土壤的利用不會影響到生物炭的處理要求，使全部的有機物都能適應(yīng)生物炭的應(yīng)用特點，確保后續(xù)的土壤處理工作足夠順利。要對生物炭對土壤產(chǎn)量的影響進行研究，使農(nóng)作物的高產(chǎn)技術(shù)可以實現(xiàn)快速革新。要在日常業(yè)務(wù)的處理過程中進行農(nóng)作物機械化作業(yè)的控制，使全部的農(nóng)作物管理工作可以在多項技術(shù)的搭配過程中進行合理的制度完善，增強制度革新的動力。此外，要對生物炭應(yīng)用之后的土壤當中碳氮比加以分析，使后續(xù)的技術(shù)處理工作可以有效的適應(yīng)土壤栽培技術(shù)的要求，以便全部的生物炭應(yīng)用技術(shù)可以適應(yīng)土壤當中有機物資源的處理要求，并保證其能夠適應(yīng)土壤的應(yīng)用需要。

二、應(yīng)用生物炭對土壤物理性質(zhì)進行改良

首先，要加強對土壤資源含水量的關(guān)注，使土壤可以有效的適應(yīng)生物炭的應(yīng)用要求。另外，要對生物炭應(yīng)用過程中的表面積特點加以分析，使生物炭可以有效的提高沙質(zhì)土適應(yīng)質(zhì)量，保證全部的水分含量能夠適應(yīng)生物炭應(yīng)用特點的要求。要將生物炭資源對普通土壤和黏土的具體影響加以研究，使生物炭能夠在具備親水性控制的情況下對土壤發(fā)揮作用，使土壤能夠在生物炭的影響之下具備更適合生物生長的物理特性，提升土壤的應(yīng)用價值。要加強對土壤持水量的關(guān)注，并且應(yīng)用生物炭進行土壤當中雜質(zhì)的有效吸收，使生物炭可以增強對土壤當中物質(zhì)的影響，并且保證所有的物質(zhì)都能在具備親水性特點的情況下進行應(yīng)用水平的提高，切實保證所有的生物炭可以改良土壤資源的物理特性。

三、應(yīng)用生物炭對土壤的化學性質(zhì)進行改良

首先，要對土壤資源的酸堿度進行科學的判斷，使土壤資源可以在生物炭的控制之下進行酸堿度調(diào)節(jié)性能的加強。此外，要按照酸性土壤的處理特點，對生物炭進行使用程序的設(shè)計，使生物炭能夠?qū)λ嵝酝寥赖柠}基進行有效的控制，使紅袖的各類元素都能在生物炭的控制之下實現(xiàn)有效應(yīng)用。另外，要對土壤當中的氫離子含量進行分析，并按照生物炭處理化學性質(zhì)的具體優(yōu)勢，對土壤當中的氯離子等因素實施置換處理，切實保證全部的生物炭可以適應(yīng)土壤酸堿度的要求。要結(jié)合全部的生物炭處理技術(shù)特點，對后續(xù)的土壤中各項離子的豐富程度進行控制，使土壤可以在堿性因素的有效控制之下實現(xiàn)應(yīng)用質(zhì)量的增強，并且保證全部的酸堿度控制機制都能適應(yīng)土壤的應(yīng)用要求，使生物炭的積極作用能夠得到充分的實現(xiàn)。要定期對生物炭的化學影響實施評估，保證生物炭的對土壤的化學改良可以適應(yīng)土壤資源的處理目的。

四、生物炭的肥效

生物炭對許多作物生長和產(chǎn)量有促進作用。生物炭促進茶樹和紫荊樹等的生長，提高菜豆、豇豆、高羊茅草、玉米、水稻、蘿卜等作物的生物量，并使菜豆、玉米、水稻等作物增產(chǎn)，但生物炭對小麥和大豆無顯著增產(chǎn)作用。生物炭對作物生長或產(chǎn)量的影響因生物炭類型而異。含高揮發(fā)物質(zhì)的生物炭抑制作物生長，因為高的揮發(fā)物質(zhì)增加土壤C/N比而導致土壤有效氮降低，從而降低植物氮素吸收，甚至施肥也會如此。生物炭對作物生長及產(chǎn)量的效應(yīng)也受生物炭用量的影響，在一些土壤上低量生物炭促進作物生長和增產(chǎn)，而在高用量下作物生物量及產(chǎn)量降低，這與生物炭礦質(zhì)養(yǎng)分含量低及土壤高的C/N易降低土壤有效性養(yǎng)分有關(guān)，這種減產(chǎn)效應(yīng)易出現(xiàn)在有效養(yǎng)分低或低氮土壤上。生物炭通過影響土壤碳、磷、交換性鋁、水溶鐵及土壤硬度而顯著影響水稻生物量。

五、結(jié)語

生物炭作為土壤改良劑及肥料緩釋載體應(yīng)用研究基本都是短期研究結(jié)果，有些是溫室或?qū)嶒炇业难芯拷Y(jié)果，研究結(jié)果存在一些相互沖突的現(xiàn)象，這不僅與土壤類型有關(guān)，而且與生物炭的性質(zhì)或特征有關(guān)。實際上，目前尚未有生物炭農(nóng)用的標準，這將影響生物炭的農(nóng)業(yè)應(yīng)用，也影響生物炭對土壤、環(huán)境及生物長期作用的科學評價。因此，研究制定生物炭農(nóng)用標準是今后亟待解決問題。

參考文獻：

[1] 張文玲，李桂花，高衛(wèi)東.生物質(zhì)炭對土壤性狀和作物產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)學通報，2009，25（17）：153-157.