生物炭對土壤肥料的作用

張生來

（懷寧縣茶嶺鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)站，安徽 懷寧 246127）

在社會經(jīng)濟發(fā)展的背景下，農(nóng)業(yè)技術得到了不斷創(chuàng)新，新型農(nóng)業(yè)技術被廣泛使用。土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎，但是經(jīng)過長期利用，我國土地資源面臨較嚴重的問題。其中，環(huán)境污染和資源匱乏等嚴重降低土壤的質(zhì)量，制約了我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。生物炭是一種功能多樣的材料，是生物有機材料（生物質(zhì)）在缺氧或絕氧環(huán)境中經(jīng)高溫熱裂解后生成的固態(tài)產(chǎn)物。生物炭具有良好的堿性和吸附能力，將其運用于土壤中，可以提高土壤的質(zhì)量，為農(nóng)作物生產(chǎn)質(zhì)量的提升提供支持。

1 生物炭

生物炭主要是指生物中的有機化合物，可以在含氧量較低的環(huán)境下經(jīng)過系列低溫處理裂解，形成固體生物炭。通過生物炭的使用，能為廢氣物的利用、生物能源的使用以及土地質(zhì)量的改良等提供支持。生物炭通常由大部分碳、少量的礦物質(zhì)及揮發(fā)性有機物組成。生物炭通常為堿性物質(zhì)，其多孔性和表面積大的特點有效提高了碳的吸附能力和離子交換能力。將其運用于土壤改良中，可以逐漸提高土壤的肥力，從而提高作物產(chǎn)量，積極促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)［1］。

2 生物炭對土壤肥料的作用

2.1 對有機物質(zhì)的作用

土壤有機質(zhì)是土壤肥力的重要指標之一，土壤有機質(zhì)可以改善土壤結(jié)構。生物炭的應用可以提高土壤有機碳含量水平，其提高幅度取決于生物炭的用量及穩(wěn)定性。土壤有機碳含量增高可提高土壤的碳氮比，從而促進土壤對氮素及其他養(yǎng)分元素吸收量，進而培肥土壤。研究發(fā)現(xiàn)，生物炭與其他肥料相比，在土壤肥料改良中具有明顯優(yōu)勢，可以不斷增強土壤的肥效。農(nóng)作物生產(chǎn)中，為提高作物產(chǎn)量，不能一直使用土壤，而是應有一定時間的修養(yǎng)，通過修養(yǎng)可以使土壤中的腐殖物質(zhì)增加。以往會通過免耕和堆肥的方法進行修養(yǎng)處理。這種處理技術不能實現(xiàn)對土壤肥料的真正改良。通過生物炭的使用，可以逐漸增加土壤中的碳含量，提高土壤有機物質(zhì)使用的穩(wěn)定性。因此，生物炭成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中較為重要的有機肥料［2］。

2.2 物理性質(zhì)的作用

由于生物炭存在多孔的特點，空隙與空隙之間的距離較大，親水性較強。結(jié)合以上優(yōu)勢將生物炭運用于土壤中，可以達到疏松土壤、降低土壤硬度的效果，逐漸改善土壤性能，為作物的生長和產(chǎn)量的提升提供支持。此外，將生物炭運用于土壤中，可以調(diào)節(jié)土壤的滲水性，使土壤得到充分浸潤，保證土壤水分的飽和狀態(tài)，可以使土壤中水分的作用得到充分發(fā)揮，并逐漸實現(xiàn)軟化土壤的目的，進而使土壤的肥料得到充分發(fā)揮，提高作物產(chǎn)量。另外，生物炭的應用，可以實現(xiàn)對重金屬污染的改良。首先，由于生物炭具有較大表面積和微孔結(jié)構，當生物炭粒徑越小、表面積越大時，其吸附能力越強。當生物炭具有微小空隙時，表面存在大量的負電荷，可以通過吸附作用實現(xiàn)對土壤重金屬污染的有效處理。其次，生物炭的表面含有大量的氧官能團，在靜電作用和離子作用下，可以通過擴散作用吸附重金屬離子，有效降低土壤污染的風險，提高重金屬污染控制的有效性。最后，生物炭可以促進重金屬形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變。一是土壤pH值的影響。生物炭的pH值為堿性，通過生物炭的融合，土壤pH值可以得到顯著提升，從而有效改變重金屬的形態(tài)。二是土壤有機物質(zhì)的影響。有機物中通常含有多種官能團，對重金屬具有較強的吸附能力，因此利用有機物質(zhì)，可以形成一種重金屬固化狀態(tài)，降低重金屬毒性。三是重金屬形態(tài)變化的影響。當土壤中的交換態(tài)、水溶態(tài)以及有機組合重金屬危害性較大時，通過生物炭的使用可以增加土壤中的pH值，破壞土壤中的殘渣液態(tài)金屬，實現(xiàn)重金屬土壤的有效改良［3］。

2.3 化學性質(zhì)的作用

生物炭化學性質(zhì)的作用具體體現(xiàn)在以下3個方面。首先，由于土壤中的化學性質(zhì)通常體現(xiàn)在酸堿度和養(yǎng)分上，將生物炭加工成堿性物質(zhì)，并將其運用于土壤中，能將生物炭中的鹽基離子和土壤中的氫離子進行交換，通過系列化學反應使土壤中的pH值提升，達到土壤酸堿性中和的目的。其次，生物炭可以產(chǎn)生正負電荷。這些電荷可以對土壤有機物進行吸附，以全面提高土壤的養(yǎng)分。最后，若將動物糞便分解成生物炭，其蘊含的礦物質(zhì)十分豐富。當這類生物炭在土壤中分解時，可以使土壤中的氮、磷及鉀不斷增加，有效提高土壤肥力。

2.4 作物效應分析

人們在日常生活中會通過多種手段進行土壤肥料的改良，其核心目的是提高作物產(chǎn)量。生物炭的使用，可以積極促進作物生長和提高產(chǎn)量。例如，生物炭可以促進茶樹、紫荊樹的生長，而且會提高豇豆、玉米以及水稻等作物的產(chǎn)量。具體的作物效應體現(xiàn)在以下兩個方面。首先，對于一些含揮發(fā)物質(zhì)的生物炭，會抑制作物的生長。其次，在土壤中合理使用生物炭，可以積極促進作物生長。例如，將生物炭利用在生產(chǎn)水稻的土壤中，會對土壤碳、磷等物質(zhì)產(chǎn)生顯著影響，從而逐漸提高水稻的產(chǎn)量［4］。

3 生物炭技術的發(fā)展

分析生物炭使用狀況發(fā)現(xiàn)，生物炭出現(xiàn)后，由于技術限制，生物炭的相關技術并沒有得到充分發(fā)揮，影響了生物炭的使用性能。因此，在未來生物炭研究及發(fā)展中，應該結(jié)合土壤的基本特點進行生物炭使用方法的分析，通過技術、資金以及研究方法的創(chuàng)新，執(zhí)行有效的研究方法，以提高生物炭使用的有效性，使生物炭在土壤肥料改良中的價值得到充分發(fā)揮［5］。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中，為實現(xiàn)生物炭的有效利用，應該結(jié)合生物炭的特點進行土壤改良方案的完善，使其在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起到促進作用。此外，應該不斷突破生物炭的使用限制，通過影響生物炭性能的技術改良，實現(xiàn)生物炭的科學運用，有效改良土壤環(huán)境，為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的生態(tài)化發(fā)展提供支持。