生物炭在農(nóng)業(yè)上的研究進展

廖依丹 賀秋華

摘要 近年來，隨著亞馬遜黑土增產(chǎn)作用的出現(xiàn)，對于生物炭的研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)其良好的理化性質(zhì)可作為土壤改良劑、肥料緩釋載體及碳封存劑，開始成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究熱點。生物炭農(nóng)用是碳減排的過程，將廢棄生物質(zhì)生產(chǎn)成生物炭，不僅解決了廢棄生物質(zhì)問題，而且給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來顯著效果。通過國內(nèi)外有關(guān)研究成果的綜合分析，重點闡述了生物炭對土壤性質(zhì)和作物生長的影響。

關(guān)鍵詞 生物炭；廢棄生物質(zhì)；農(nóng)用；作物生長

中圖分類號 S154.2 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）34-0112-02

Abstract In recent years，with the emergence of increace production on black earth in Amazonian ，the investigation on biochar has been deepened，and it has been found that its good physical and chemical properties could be used as soil amendment，slowrelease carrier for fertilizer and carbon sequestrating agent，and it became a hotspot in agricultural field.Agricultural utilization of biochar can reduce carbon emissions，the abandoned biomass was made into biochar，not only solve the problem of waste biomass，but also produce a significant effect of agricultural production.Through the comprehensive analysis of the research results at home and abroad，effect characteristics of biochar on soil property and corp growth were mainly discussed.

Key words Biochae；Waste biomass；Agricultural utilization；Growth of crop

生物質(zhì)是指所有的植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動物及其生產(chǎn)的廢棄物。廢棄物的開發(fā)利用是永恒的話題。生物炭（Biochar），又稱生物質(zhì)炭，是生物質(zhì)在缺氧條件下高溫裂解形成的物質(zhì)。最初人們并沒有意識到生物炭的存在，在農(nóng)田、草地和森林，經(jīng)?？梢钥吹交馃暮谏镔|(zhì)，但并不知道該物質(zhì)的名字和用途。西周時期已經(jīng)開始將雜草、秸稈和枯枝落葉燃燒成灰，中國農(nóng)民從實踐中逐步認(rèn)識到，將這種灰還田有利于作物的生長，但并沒有系統(tǒng)的命名和關(guān)注這種有利于作物生長的物質(zhì)。全球?qū)ι锾康恼J(rèn)識起源于亞馬遜黑土增產(chǎn)作用的出現(xiàn)[1-2]，直至2007年澳大利亞第一屆國際生物炭會議上對其進行統(tǒng)一命名。

國內(nèi)文獻研究以中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，以“生物炭”為關(guān)鍵詞搜索2009—2017年，共得到文獻1 820篇，其中2009年僅有12篇（圖1）。生物炭不僅可以改善土壤的理化性質(zhì)[3-4]，而且可以持續(xù)給土壤和農(nóng)作物提供肥力[5]，在氣候變暖、環(huán)境污染、能源短缺、糧食危機和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等宏觀背景下，它的出現(xiàn)為我們解決這一系列問題帶來了曙光。因此，“生物炭”在出現(xiàn)的短短10余年時間由最初的知之甚少到受到廣泛關(guān)注。目前許多研究小組正在研究生物炭對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響。

1 生物炭對土壤性質(zhì)的影響

1.1 生物炭對土壤物理性質(zhì)的影響

土壤的物理性質(zhì)主要包括土壤質(zhì)地、土壤水分、土壤孔隙度、土壤結(jié)構(gòu)、土壤比重和土壤容重等。生物炭的作用主要是改善土壤的表面積、土壤容重和土壤含水量。

生物炭具有容重小、疏松多孔、比表面積大的特性，施加生物炭可以增大比表面積，減小容重。文曼等[6]利用離心機法測定添加不同粒徑（2.00～1.00 mm，<1.00～0.25 mm，<0.25 mm）、不同比例（0、10、50、100、150 g/kg）生物炭的土壤收縮特征，并采用三直線模型模擬，發(fā)現(xiàn)隨著生物炭含量增加，土壤比容積增大?；罨蟮纳锾扛茉黾悠浔砻娣e。李玉梅等[7]在土壤中施入水稻秸稈生物炭，施加量在2～32 mg/kg范圍內(nèi)，容重平均降低0.126 g/cm3，Chen等[8]和Laird等[4]也得出了相同的研究結(jié)果。劉園等[9]研究表明土壤容重隨生物炭施入量增加而降低，在中、高量處理下四季作物土壤容重降低了2.99%～10.40%；土壤田間持水量隨生物炭施入量增加而增加，且6.75～11.30 t/hm2生物炭連續(xù)施用四季后土壤水分含量和田間持水量顯著增加。從改良土壤物理性狀來看，適宜的生物炭施用量能產(chǎn)生顯著的效果。

1.2 生物炭對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

生物炭不僅能改良土壤物理性質(zhì)，還能間接影響土壤化學(xué)性質(zhì)。土壤的化學(xué)性質(zhì)主要包括pH、陽離子交換量（CEC）、鹽基飽和度（BSP）、養(yǎng)分等。

1.2.1 土壤pH。

生物炭的pH大多呈堿性，隨著生物炭的施用量增加，土壤pH提高，但作用程度與土壤類型、制炭原材料以及制炭技術(shù)等有關(guān)[4，10]。Liu等[11]在中國浙江省進行了為期2年（2011和2012年）的田間試驗，結(jié)果表明竹生物炭和稻草生物碳第1年對土壤pH影響很小但顯著，稻草生物碳最大提高土壤pH 0.18，其次是竹生物炭提高了0.15。Yuan等[10]研究表明，南方典型老成土施用生物炭后，土壤pH提高了0.10～0.46。Xu等[12]研究發(fā)現(xiàn)，油菜秸稈炭、小麥秸稈炭、玉米秸稈炭、 水稻秸稈炭和豆科植物秸稈炭均能提高土壤的pH，其中豆科植物秸稈炭提高土壤pH效果最好。

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