芻議生物炭對(duì)土壤肥料的效應(yīng)研究與發(fā)展方向

高紅霞　張錦霞　王艷玲

摘 要：生物炭是指生物體、或者有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)在厭氧環(huán)境下經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的低溫?zé)崃呀舛纬傻墓腆w物質(zhì)。在土壤中施用生物炭可以有效提升土壤肥力，保水保肥。本文介紹了生物炭的概念及屬性，并分析了生物炭對(duì)土壤肥料的效應(yīng)，并指出了未來(lái)生物炭的研究方向，旨在為生物炭的研究及發(fā)展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：生物炭；土壤；肥料

中圖分類號(hào)：S141 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132008

1 生物炭的概念與屬性

生物炭是指生物體、或者有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)在厭氧環(huán)境下經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的低溫?zé)崃呀舛纬傻墓腆w物質(zhì)。在常規(guī)的生產(chǎn)環(huán)境中生產(chǎn)而成的炭多數(shù)形狀為塊狀或者顆粒狀，生活中較為常見的有竹炭。而經(jīng)過現(xiàn)代工藝技術(shù)生產(chǎn)而成的生物炭形狀是粉狀顆粒。生物炭的含碳量多為40%～75%之間，除此之外還含有部分礦物質(zhì)等。生物炭的酸堿性通常表現(xiàn)為堿性，較難分解。生物炭有一個(gè)非常明顯的特征便是其巨大的吸附能力，這主要是由于生物炭的表面積所導(dǎo)致。生物炭中的有機(jī)碳含量十分豐富，且隨著不同含量成分變化生物炭有較大變化。例如常見的秸稈、禾本作物等等。生物炭含量較高的一般是木質(zhì)化程度較高的。而秸稈的生物炭含量則相對(duì)較低。生物炭與礦物質(zhì)含量呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的關(guān)系。生物炭的形成與溫度關(guān)系較大，在其形成過程中溫度的高低將會(huì)直接影響到對(duì)有機(jī)物的分解程度，溫度低含碳物質(zhì)、分子量較小的有機(jī)物等含量就會(huì)偏高。

2 生物炭對(duì)土壤肥料的效應(yīng)

2.1 生物炭對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的作用

從現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果來(lái)看，生物炭對(duì)于土壤的改善效果較為明顯，在很大程度上可以提高土壤本身的肥力。從土壤本身的結(jié)構(gòu)包含物質(zhì)角度來(lái)看，它無(wú)法對(duì)栽植其上的作物持續(xù)的提供生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這主要是因?yàn)槠湫枰摒B(yǎng)，通過一段時(shí)間的修養(yǎng)之后其內(nèi)部腐殖質(zhì)的含量會(huì)得到提升，過去很多農(nóng)戶的種植方式為免耕及堆肥。他們忽略了一個(gè)較為重要的問題就是肥料本身是會(huì)揮發(fā)的，堆放的時(shí)間與揮發(fā)程度呈正相關(guān)關(guān)系，所以這樣一來(lái)對(duì)土壤改善的效用則是十分有限的，同時(shí)堆肥也不可能全部轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，很明顯這樣的做法是不科學(xué)也不合理的。反觀生物炭它在土壤中的損失相比較而言則占比十分的少，所以它可以有效的提升土壤中碳的比例。相比于其他而言則是效用非常好的有機(jī)物質(zhì)肥料。同其他肥料對(duì)于土壤作用有很大的不同。所以在使用生物炭的過程中還需要搭配其他作用的方式的肥料。

2.2 生物炭對(duì)土壤的理化性質(zhì)的作用

生物炭表面積巨大，且多孔、親水，不同孔之間的孔距也相對(duì)較大，因此生物炭的間隙與其他相比屬于較大的一類。從生物炭的屬性不難看出其對(duì)土壤的疏松作用，防止土壤的板結(jié)。有資料報(bào)道施用生物炭的土壤與未施用的土壤相比前者的滲水速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于后者，所以在一定范圍內(nèi)長(zhǎng)久的保持土壤的含水量。此外有研究表明，土壤中的生物炭的存在還可以提高微生物活性，微生物活性的提高有利于分解土壤，也就更有利于人類耕種。從土壤的化學(xué)性質(zhì)主要是指其酸堿度及內(nèi)含物。盡管目前的研究并沒有完全的對(duì)其生物特性有全面的認(rèn)識(shí)，但是可以肯定的是生物炭的應(yīng)用可以提高土壤中有機(jī)離子同H+的交換作用。常規(guī)條件下，生物炭本身的礦物質(zhì)含量相對(duì)是較低的，所以其效果與普通肥料相比較而言是存在一定差距的。然而動(dòng)物糞便包括家畜等的均可以將其內(nèi)含的物質(zhì)充分的分解，以此來(lái)提高礦物質(zhì)在土壤中的有效含量。由此可以看出生物炭與其他肥料配合使用可以有效的提高土壤中的H+、PO4-2、及K+的含量從而提高土壤的肥力。

2.3 生物炭的作物效應(yīng)

由于生物炭的屬性作用于土壤有提高土壤肥力的效應(yīng)，使用它的主要目的也是為了種植的農(nóng)作物可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，所以對(duì)其進(jìn)行深入的研究是非常有必要的。經(jīng)對(duì)相關(guān)資料的查閱可以發(fā)現(xiàn)，生物炭可以提高作物產(chǎn)量主要是因?yàn)槠淇梢蚤L(zhǎng)效保持土壤中的養(yǎng)分，減緩損失速度。而生物炭發(fā)揮這樣的作用并不是其一種物質(zhì)的作用，而是在其他肥料的協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)的。

3 未來(lái)研究

以往的專家更側(cè)重于對(duì)竹炭和木炭的深入研究，且得到了較為豐富的研究結(jié)果。而生物炭較之研究相對(duì)薄弱，特別是國(guó)內(nèi)的研究還處于初級(jí)階段，很多地方?jīng)]有涉及。因此，對(duì)于其深層次的功能或者效用并沒有完全進(jìn)行挖掘，如何使用還有很多疑問存在。此外，含生物炭的物質(zhì)有很多，且分子較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)多樣，這也為其深入研究帶來(lái)了一定的阻礙。今后，應(yīng)當(dāng)著重對(duì)生物炭的種類進(jìn)行劃分，有計(jì)劃的、有目的的進(jìn)行深入研究。特別是對(duì)家畜糞便分解成的生物炭進(jìn)行重點(diǎn)研究。

目前對(duì)于生物炭的很多研究不具備廣泛性，因此造成很多結(jié)果不具有普遍適用性。以往的研究中并沒有對(duì)其如何使用進(jìn)行明確規(guī)定，也沒有對(duì)其影響效果的因素進(jìn)行分析，因此今后的研究應(yīng)當(dāng)全面考慮，更注重在田間農(nóng)作物上的效果。

目前對(duì)于生物炭的有益效果幾乎都是未經(jīng)實(shí)際種植中生物炭對(duì)作物、土壤等長(zhǎng)期影響總結(jié)測(cè)算的結(jié)果，很多都是短期實(shí)驗(yàn)室土柱淋洗、土壤培養(yǎng)及土壤水分特征曲線測(cè)定評(píng)價(jià)而提出的。而實(shí)驗(yàn)室和田間的環(huán)境、溫度等都是區(qū)別很大的，所以有計(jì)劃的、有目的的對(duì)生物炭與土壤、環(huán)境相互作用研究才是今后研究的主要方向之一。

生物炭的用量多少?zèng)Q定因素應(yīng)當(dāng)是土壤是否對(duì)此有較大、較好反映。從目前的研究結(jié)果來(lái)看，生物炭在不同作物或者相同作物不同用量上的表現(xiàn)差異較為明顯。有的呈正相關(guān)有的呈負(fù)相關(guān)，這一現(xiàn)象有待于進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。