生物炭與農(nóng)業(yè)環(huán)境研究回顧與展望

向凌輝

摘 要：生物炭是生物有機材料（生物質(zhì)）在特定的缺氧或者絕氧的環(huán)境之下，經(jīng)過高溫?zé)崃呀庵笊傻墓虘B(tài)產(chǎn)物。生物炭的用途十分廣泛，其既可以作為高品質(zhì)的能源和土壤改良劑，同時在農(nóng)業(yè)環(huán)境中也可以作為還原劑、二氧化碳的封存劑等。生物炭在農(nóng)業(yè)環(huán)境當(dāng)中的應(yīng)用已經(jīng)有相當(dāng)長的一段歷史，本文就生物炭在農(nóng)業(yè)環(huán)境研究中的應(yīng)用進(jìn)行了回顧，同時結(jié)合到農(nóng)業(yè)環(huán)境發(fā)展前景，展望生物炭在其中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：生物炭；農(nóng)業(yè)環(huán)境；應(yīng)用研究；回顧與展望

中圖分類號：S18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170133209

生物炭在改良農(nóng)業(yè)環(huán)境等方面一直發(fā)揮著巨大作用，生物炭的生產(chǎn)和在農(nóng)業(yè)環(huán)境當(dāng)中的使用是一個降低碳排放量的過程。目前我國在熱裂解廢棄生物質(zhì)使之產(chǎn)生生物炭的研究當(dāng)中進(jìn)行了大量的實踐努力，也取得了許多成果。今后我國農(nóng)業(yè)環(huán)境開展工作的重點仍然在于廢棄生物質(zhì)產(chǎn)生物炭、生物炭農(nóng)用作生物能源等方面，為了實現(xiàn)環(huán)境以及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，就需要對生物炭在農(nóng)業(yè)環(huán)境當(dāng)中的應(yīng)用做出科學(xué)規(guī)劃。

1 生物炭概述

1.1 生物炭的產(chǎn)生

生物炭的外觀呈現(xiàn)出一半木炭的典型：粉狀顆粒化，其也是屬于活性炭的生產(chǎn)原料之一。生物炭的產(chǎn)生是在限制氧氣的情況下，通過高溫將木屑、農(nóng)作物秸稈、雜草等自然生物質(zhì)經(jīng)過炭化所形成的。所謂的熱裂解是在有限氧氣條件下，通過高溫使得有機材料進(jìn)行熱分解。木屑、雜草等自然界的生物質(zhì)在不同的高溫變化下會發(fā)生熱裂解，進(jìn)而形成生物炭。

1.2 生物炭的生產(chǎn)原料

生物炭的生產(chǎn)原料主要是來自自然界當(dāng)中。在最開始的生物炭生產(chǎn)原料的發(fā)掘當(dāng)中，人們普遍看好通過耕地種植的方法迅速獲得大量生物炭生產(chǎn)原料，這種思路在生物炭研究的初期被大家普遍接受使用。隨著生物炭和農(nóng)業(yè)環(huán)境的結(jié)合探究工作的進(jìn)一步深化，這種做法的正確性很快受到大家的質(zhì)疑。全面廢棄生物質(zhì)資源量是一個十分龐大的數(shù)字，應(yīng)用于生物炭的生產(chǎn)當(dāng)中也是對其有效的處理措施。

1.3 生物炭在農(nóng)業(yè)環(huán)境研究當(dāng)中的應(yīng)用價值

生物炭含有一定的礦物質(zhì)養(yǎng)分，能夠在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程有效地增加土壤當(dāng)中的營養(yǎng)成分（磷、鉀、鈣、鎂、氮等）；生物炭的pH值較高，其自帶的弱堿性化學(xué)性質(zhì)可代替石灰對土壤的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)；生物炭的吸水性較強，經(jīng)過氧化之后的生物炭可以維持沙土的足夠水分，提高土壤水含量。一般來說，物質(zhì)的用途是由物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)所決定的，生物炭在農(nóng)業(yè)環(huán)境當(dāng)中的應(yīng)用也是由其結(jié)構(gòu)特點所決定的。生物炭為微生物的生存和繁殖提供了有益條件。微生物的呼吸作用釋放出二氧化碳，在白天陽光充足的時候，起到增強周圍作物光合作用的效果，以增加作物有機物含量；在夜間的時候，微生物呼吸產(chǎn)生的二氧化碳可以抑制植物的呼吸作用，減少其對有機物的消耗。同時，微生物的代謝作用為植物生長提供了源源不斷的氮肥資源，這對于農(nóng)業(yè)環(huán)境的健康持續(xù)發(fā)展意義重大。

2 生物炭在農(nóng)業(yè)環(huán)境研究當(dāng)中的應(yīng)用

2.1 生物炭在農(nóng)業(yè)污染當(dāng)中的應(yīng)用

目前農(nóng)業(yè)環(huán)境遭受污染，使得可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略計劃受到挑戰(zhàn)。造成農(nóng)業(yè)環(huán)境污染的原因主要是化肥、農(nóng)藥、除草劑等的過度使用、長期過度的放牧管理等。生物炭和農(nóng)業(yè)環(huán)境發(fā)展聯(lián)系十分緊密，經(jīng)過研究表明，生物炭在減少土壤營養(yǎng)成分流失、維持土壤水分、抑制污染物富集、降解污染源等方面都有著積極的意義。因此，生物炭為治理農(nóng)業(yè)污染提供了一個全新有效的思路。生物炭的多孔結(jié)構(gòu)有利于土壤養(yǎng)分離子的平衡與調(diào)控，其對氮元素、磷元素等作物營養(yǎng)物質(zhì)所表現(xiàn)出的強吸附性可有效改良土壤質(zhì)量。同時，生物炭對于有害化學(xué)物質(zhì)具有極強的吸附作用，能夠有效降低農(nóng)業(yè)環(huán)境污染。

2.2 生物炭與農(nóng)業(yè)環(huán)境建設(shè)

在我國農(nóng)村的農(nóng)業(yè)發(fā)展當(dāng)中，有大量的廢棄生物質(zhì)資源沒有得到有效利用，也間接影響了農(nóng)業(yè)環(huán)境。將這些廢棄的生物質(zhì)資源進(jìn)行整合，制成生物炭，不僅是對資源的高效利用，同時也極大地改善了農(nóng)業(yè)環(huán)境。將生物炭廣泛應(yīng)用于作物肥料、生活能源等方面，是一個較為不錯的選擇。傳統(tǒng)的處理農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)的方式往往是“焚燒”，這種方式對環(huán)境的污染主要表現(xiàn)為排放了過多的農(nóng)業(yè)溫室氣體，將其制備為生物炭則可以對二氧化碳排放進(jìn)行有效抑制，達(dá)到改善農(nóng)業(yè)環(huán)境的目的。

3 生物炭在農(nóng)業(yè)環(huán)境研究的前景

生物炭在農(nóng)業(yè)環(huán)境研究當(dāng)中是一個相當(dāng)有潛力的方向。生物炭在農(nóng)業(yè)環(huán)境當(dāng)中的貢獻(xiàn)不僅僅在于對環(huán)境進(jìn)行改善，還能夠開拓多元化的資源處理方式，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更為多樣化的形式。其對于維系生態(tài)健康和農(nóng)業(yè)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有廣泛意義。同時，生物炭的相關(guān)研究也要進(jìn)行嚴(yán)格把控，避免其對環(huán)境平衡造成破壞。

4 總結(jié)

大自然創(chuàng)造給人類賴以生存的環(huán)境，生物炭這一項新技術(shù)旨在維系生態(tài)環(huán)境的良好健康，對于這一方向的研究工作，仍需要進(jìn)一步開拓和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]陳溫福，張偉明，孟軍.生物炭與農(nóng)業(yè)環(huán)境研究回顧與展望[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2014（5）：821-828.