秸稈生物炭在農(nóng)田中的應(yīng)用研究綜述

張美芝，耿煜函，張 薇，林 昕，溫佳旭，陳雪麗，肖 洋

（1黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)資源利用與環(huán)境安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150080；2黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與環(huán)境資源研究所/黑龍江省土壤環(huán)境與植物營(yíng)養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150086）

0 引言

隨著農(nóng)作物產(chǎn)量不斷提高，秸稈產(chǎn)量也急劇上升。中國(guó)作為世界上農(nóng)業(yè)大國(guó)，據(jù)估算，每年的秸稈產(chǎn)量約為9×108t，農(nóng)作物秸稈的利用率僅為13%，資源利用率不高[1]。作物秸稈是一種富含N、P、K養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)的可利用、可再生的生物質(zhì)資源，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要副產(chǎn)品[2]。作物秸稈可以在缺氧或限氧的情況下低溫(≤700℃)熱解得到一種穩(wěn)定的、多孔的且高度芳香化富碳物質(zhì)[3]，此類(lèi)物質(zhì)被統(tǒng)一命名為生物炭。利用秸稈制備的生物炭原料來(lái)源廣泛、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格相對(duì)低廉，是改善土壤性質(zhì)和提高植物生產(chǎn)力的有效手段[4]。生物炭因其在農(nóng)業(yè)方面的優(yōu)勢(shì)（例如較高的有機(jī)碳吸收量、修復(fù)土壤、防止土壤退化、提高土壤質(zhì)量和作物生產(chǎn)力以及較低的溫室氣體排放等）引起各界科學(xué)家的廣泛關(guān)注[4-5]。生物炭作為一種土壤改良劑應(yīng)用到農(nóng)田土壤中，能夠在很大程度上改善土壤物理結(jié)構(gòu)、提高土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化效率，緩解不合理生產(chǎn)制度所造成的土壤退化問(wèn)題，對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、保障國(guó)家糧食安全、提高土壤資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

目前，國(guó)際上對(duì)生物炭研究的重視程度與亞馬遜流域存留的世界上最肥沃的黑土息息相關(guān)[6]。19世紀(jì)80年代，日本對(duì)生物炭的研究始于木炭，有學(xué)者報(bào)道了含有少量化肥的樹(shù)皮炭粉對(duì)大豆植株的叢枝菌根和根瘤的形成是有效的，提出木炭可以作為一種土壤改良劑來(lái)應(yīng)用[7]。2008年Lehmann等成立的國(guó)際生物質(zhì)炭協(xié)會(huì)使生物炭開(kāi)始逐步推廣[8]；陳溫福院士提出的“秸稈炭化還田”技術(shù)理念[9]，為中國(guó)生物炭研究奠定了基礎(chǔ)，對(duì)生物炭的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用發(fā)揮了重要推動(dòng)作用[10]；潘根興教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合創(chuàng)建的秸稈生物質(zhì)炭—炭基肥—生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了秸稈綜合利用的產(chǎn)業(yè)化，展現(xiàn)了中國(guó)在世界生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)科技與工程領(lǐng)域中具備的優(yōu)勢(shì)[11]。陳紅霞等[12]在華北平原上的高產(chǎn)農(nóng)田中開(kāi)展了為期3年的田間定位試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)施用生物炭3年后可以明顯改善土壤的理化性質(zhì)，并且會(huì)對(duì)土壤碳匯增加及溫室氣體減排產(chǎn)生積極影響；Mahmuda等[13]通過(guò)盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)香蕉皮制作的生物炭對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生積極影響，為克服化肥的使用和農(nóng)業(yè)廢棄物的回收利用提供了新的途徑。

隨著生物炭的應(yīng)用，土壤和生物炭性質(zhì)的變化會(huì)產(chǎn)生不同影響。有研究表明在酸性土壤中施用50 t/hm2的生物炭和牛糞，可使玉米籽粒產(chǎn)量增加50%[14]；而Kishimoto等[15]結(jié)果卻顯示生物炭的添加能夠使大豆減產(chǎn)。不同原料的生物炭對(duì)小麥和黃瓜根莖生長(zhǎng)有也不同的效果，當(dāng)添加80.0 g/kg花生殼生物炭時(shí)效果最優(yōu)，而玉米秸稈生物炭、楊木屑生物炭和竹屑生物炭添加40.0g/kg時(shí)就可達(dá)到最優(yōu)效果，當(dāng)添加量超過(guò)80.0g/kg時(shí)會(huì)對(duì)小麥和黃瓜的根莖產(chǎn)生抑制作用[16]；Simon等[17]通過(guò)對(duì)全球范圍的綜合分析表明，在平均水平下生物炭對(duì)溫帶地區(qū)的作物產(chǎn)量沒(méi)有影響，但在熱帶地區(qū)卻能使產(chǎn)量提高25%。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)生物炭在改善土壤質(zhì)量和生產(chǎn)力等方面的應(yīng)用進(jìn)行大量的試驗(yàn)，雖取得了一定的成果，但尚未形成一套完整的理論體系來(lái)闡述生物炭的生產(chǎn)方式、施用量等對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

因此，本文通過(guò)整合近年來(lái)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)生物炭性質(zhì)研究及應(yīng)用后對(duì)土壤理化性質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，從生物炭與土壤相互作用的角度分析歸納了生物炭在農(nóng)田中施用后對(duì)土壤理化性質(zhì)、作物產(chǎn)量等方面可能產(chǎn)生的影響，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中生物炭的應(yīng)用提供理論支持，最后指出目前研究中的不足以及生物炭未來(lái)研究的側(cè)重點(diǎn)。

1 生物炭的特性

生物炭應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中起源于哥倫比亞的亞馬遜河流域，早期被稱(chēng)為T(mén)erra preta（葡萄牙語(yǔ)），指的是在土壤中發(fā)現(xiàn)的高有機(jī)碳含量、高肥力的物質(zhì)，這是因?yàn)?00～2500年前添加的木炭具有保持營(yíng)養(yǎng)的能力[18]。一般來(lái)說(shuō)生物炭呈堿性，pH 5.9～12.3之間，平均pH 8.9[19]，是改良酸性土壤的最佳選擇。生物炭是一種富碳的、穩(wěn)定的固體物質(zhì)。含碳量高（含碳量在50%以上）、豐富的孔隙結(jié)構(gòu)、高的比表面積、穩(wěn)定的理化性質(zhì)是生物炭固有的特點(diǎn)。生物炭的高孔隙率是由于其高的比表面積,也是它能夠被用做土壤改良劑還田、提高產(chǎn)量、實(shí)現(xiàn)碳封存的重要原因[20]。由于生物炭中含有較多穩(wěn)定的碳，在施入土壤后這種碳比原始的有機(jī)碳封存時(shí)間要長(zhǎng)的多，是一種改善土壤質(zhì)量的傳統(tǒng)方法[21]，目的是改善土壤結(jié)構(gòu)、提高作物生產(chǎn)力、隔離土壤中的碳并減少溫室氣體排放[22-24]。在世界許多地區(qū)，將生物炭應(yīng)用于農(nóng)田以改善土壤肥力的方式得到廣泛認(rèn)可[25]。

因生物炭的原料、生產(chǎn)方法和溫度的不同，其化學(xué)和物理性狀存在很大差異[26-27]。在較高溫度(≥550℃)下生產(chǎn)的慢熱解生物炭往往具有更大的比表面積、更高的pH[28]和更強(qiáng)陽(yáng)離子交換量(CEC)[29]；但與在較低生產(chǎn)溫度下生產(chǎn)的生物炭相比，其植物有效養(yǎng)分濃度較低[30-31]。生物炭的陽(yáng)離子交換量也是由生物炭制備溫度決定的，生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的生物炭可減少溫室氣體排放，并有助于改善農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。

2 生物炭對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

2.1 生物炭對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

經(jīng)研究表明，由于生物炭具有多孔結(jié)構(gòu)和大的比表面積，在過(guò)去十年中大多數(shù)研究都集中在作為土壤改良劑和土壤修復(fù)的應(yīng)用上，能夠顯著改善土壤結(jié)構(gòu)和土壤保水能力[32-33]。魏永霞等[34]在東北黑土區(qū)通過(guò)兩年的田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生物炭最高可以降低8.70%的黑土容重，最高可以增加3.40%的孔隙度，可以顯著改善土壤結(jié)構(gòu)；劉卉等[35]在湖南煙土區(qū)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生物炭可以降低土壤容重，增強(qiáng)田間持水能力，在一定程度上改善土壤的物理性質(zhì)，促進(jìn)烤煙植株的生長(zhǎng)發(fā)育，提高上等煙的產(chǎn)出比例。生物炭持水能力(WHC)是其孔隙度和表面功能結(jié)合的功能，由于其特殊的多孔內(nèi)部結(jié)構(gòu)而增加了孔隙度，使水能夠更好地滲透。有研究表明，與沒(méi)有添加生物炭的對(duì)照處理相比，添加生物炭可使土壤持水能力(WHC)提高18%[36]；另有研究表明土壤含水量的變化方向受土壤類(lèi)型的影響，極有可能是不同土壤中碳含量不同[37]。因?yàn)橥寥篮康淖兓梢愿淖兩锾康谋砻嫜鹾?，進(jìn)而影響土壤微生物對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的氧化能力。劉園等[38]在北方潮土上開(kāi)展了2個(gè)完整的小麥玉米輪作田間小區(qū)試驗(yàn)，設(shè)置了4個(gè)不同的生物炭用量，結(jié)果表明施用中高量的生物炭可以小幅度增加小麥玉米產(chǎn)量，土壤容重的降低、土壤水分含量和持水量的增加可能是促進(jìn)作物生長(zhǎng)的一個(gè)重要因素。

當(dāng)生物炭被用做土壤改良劑應(yīng)用時(shí)，大多數(shù)情況下能夠證明對(duì)作物是有益的。白漿土是典型的低肥力土壤，將生物炭施入白漿土中，降低土壤容重改善白漿層的孔隙分布，增強(qiáng)土壤中水分滲透性能，促進(jìn)大豆對(duì)全磷、速效鉀等養(yǎng)分的吸收[39]；王月玲等[40]在塿土中進(jìn)行連續(xù)兩年的田間小區(qū)試驗(yàn)表明，添加生物炭可以提高活性有機(jī)碳含量和碳庫(kù)管理指數(shù)，降低水溶性有機(jī)碳含量。因此，生物炭的應(yīng)用不僅可以改善土壤結(jié)構(gòu)，還有增加土壤碳儲(chǔ)量的作用。但也有研究表明生物炭的高孔隙度不一定有利于保持土壤水分[41]，這是因?yàn)樯锾康氖杷宰璧K了水分進(jìn)入生物炭孔隙空間。

2.2 生物炭對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

生物炭對(duì)土壤的物理性質(zhì)產(chǎn)生積極影響，同時(shí)也能夠促進(jìn)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化過(guò)程[42]。生物炭具有的大比表面積、大孔隙和高含量的營(yíng)養(yǎng)元素為微生物群落的生長(zhǎng)和繁殖提供了良好的環(huán)境條件，進(jìn)而提高了土壤微生物生物量。此外，生物炭可以通過(guò)吸收和促進(jìn)土壤中的有機(jī)小分子的聚合，經(jīng)表面催化形成有機(jī)質(zhì)，生物炭的緩慢分解有助于保持有機(jī)質(zhì)，增強(qiáng)土壤肥效的長(zhǎng)期有效性[43]。

2.2.1 對(duì)土壤pH的影響 土壤pH與土壤養(yǎng)分有效性和土壤環(huán)境狀況密切相關(guān)，是衡量土壤肥力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。李明等[44]進(jìn)行135天的室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，添加兩種秸稈生物炭處理的pH與對(duì)照相比平均增加0.16個(gè)單位，添加的秸稈生物炭pH越高土壤改良效果越理想；張祥等[45]研究了紅壤和黃棕壤兩種不同酸性土壤的理化性質(zhì)，由結(jié)果可知，在強(qiáng)酸性紅壤和弱酸性黃棕壤中施用相同用量的生物炭都能明顯提升土壤pH，紅壤改良效果優(yōu)于黃棕壤，最高增加pH 0.61，且隨著生物炭施用量而增加，土壤肥力指標(biāo)不斷改善。另有研究表明在鹽堿土壤上以2%的比例施用生物炭時(shí)，土壤pH顯著降低，認(rèn)為是由于土壤中生物炭的氧化分解產(chǎn)生了酸性物質(zhì)，中和了土壤的堿度，最終降低土壤pH值[46]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用大量化肥會(huì)使土壤酸化，導(dǎo)致世界上約30%的土壤呈酸性，限制作物生長(zhǎng)[47-48]。生物炭呈堿性，對(duì)酸性土壤改良和作物生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。

2.2.2 對(duì)陽(yáng)離子交換量(CEC)的影響 生物炭表面附有較多的陰離子，不管加到酸性土壤還是堿性土壤中都能增加土壤的陽(yáng)離子交換量[49]。有研究表明，生物炭在堿性石灰性土壤中的施用能夠顯著增加土壤的陽(yáng)離子交換量[50]，這可能是氧化官能團(tuán)的存在為生物炭表面陽(yáng)離子交換量的增加奠定了基礎(chǔ)；但也有研究表明生物炭的添加不能增加陽(yáng)離子交換量[51]，可能是因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)含量高的土壤本身就有較高的陽(yáng)離子交換量。

2.2.3 對(duì)土壤養(yǎng)分的影響 生物炭是一種穩(wěn)定的碳，作為土壤改良劑可以有效提高養(yǎng)分的有效性，促進(jìn)作物吸收利用[52-53]。劉卉等[54]在灰黃土上通過(guò)大田試驗(yàn)研究了不同生物炭用量的植煙土壤養(yǎng)分含量，認(rèn)為生物炭施用量在3750 kg/hm2的水平下較為適宜。生物炭可以調(diào)節(jié)不同生長(zhǎng)期的土壤養(yǎng)分含量，速效氮含量隨生物炭用量的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，因?yàn)樯锾靠梢晕酵寥乐叙B(yǎng)分含量抑制速效養(yǎng)分釋放。生物炭的多孔結(jié)構(gòu)降低了水分的滲透性，在肥力相對(duì)較高的土壤中，生物炭可以提高土壤中鉀含量[55-56]；另一方面，生物炭本身具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)能夠增加土壤孔隙度，促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)及養(yǎng)分和水分的吸收利用[57]。張晗芝等[58]采用盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生物炭能顯著提高玉米生育期土壤全氮、有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但對(duì)土壤pH、有效磷含量并沒(méi)有顯著影響；在另一項(xiàng)盆栽試驗(yàn)中表明，土壤中的堿解氮和有效磷含量隨生物炭濃度的增加而增加（呈正相關(guān)），生物炭不僅提高了土壤中鉀的濃度，而且提高了氮素利用率，對(duì)植物的生長(zhǎng)具有重要影響[59]。生物炭還可以間接改變土壤養(yǎng)分的釋放過(guò)程，當(dāng)外源養(yǎng)分負(fù)載在生物炭上時(shí)可以作為一種控釋肥料來(lái)提供養(yǎng)分[60]。Gao等[61]薈萃分析得出，生物炭的施用可使表層土壤有效磷含量增加45%，微生物磷增加48%；在小麥栽培中，10%生物炭添加可使氮素農(nóng)藝效率提高63%[62]；生物炭中摻鉬可以提高大豆的固氮能力并通過(guò)富含氮的大豆殘基向玉米提供更高的氮素供應(yīng)[63]；另一個(gè)兩年試驗(yàn)表明，施用生物炭可以提高玉米養(yǎng)分利用率，尤其是玉米籽粒對(duì)磷和鉀的吸收[64]。由此可見(jiàn)，生物炭的添加可以提高土壤養(yǎng)分的有效性和利用效率。

盡管大多數(shù)研究表明生物炭對(duì)土壤養(yǎng)分的有效性有直接或是間接的影響，但也有一些研究表明生物炭的施用會(huì)降低某些養(yǎng)分的有效性。Widowati等[65]報(bào)道經(jīng)生物炭處理的土壤氮淋失量為470～510 mg，未經(jīng)生物炭處理的土壤氮淋失量為641 mg，由此顯示生物炭的施用會(huì)影響氮肥的釋放規(guī)律，減緩NH4+-N向NO3--N的轉(zhuǎn)化。

3 生物炭對(duì)作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

由于生物炭生產(chǎn)條件、原料以及土壤類(lèi)型、作物種類(lèi)等方面的差異，生物炭施入土壤后對(duì)作物的影響也不盡相同[66-67]。相關(guān)研究表明，生物炭施用對(duì)土壤養(yǎng)分供應(yīng)和作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量的積極影響是長(zhǎng)期的。在一個(gè)為期兩年的玉米田間調(diào)查中表明，添加生物炭后玉米產(chǎn)量增加了一倍，玉米籽粒的養(yǎng)分含量分析顯示氮含量?jī)粼黾覽68]。K?tterer等[69]在肯尼亞的半濕潤(rùn)地區(qū)設(shè)置了長(zhǎng)達(dá)10年的田間試驗(yàn)，結(jié)果表明生物炭的添加能顯著增加玉米和大豆的產(chǎn)量，土壤孔隙度、pH、保水能力和植物有效磷含量均有不同程度的提高。

3.1 對(duì)作物生長(zhǎng)的影響

余端等[70]研究了生物炭對(duì)小白菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響，結(jié)果表明，添加4%～8%生物炭能夠促進(jìn)小白菜的生長(zhǎng)發(fā)育，添加12%～16%會(huì)產(chǎn)生抑制作用；張繼旭等[71]也得出類(lèi)似結(jié)論，適量(0.2%～1.0%)生物炭可以促進(jìn)烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育，較高的生物炭(5.0%)反而有抑制作用；在另一項(xiàng)研究中，施用濃度小于10%的竹子生物炭可以改善大豆結(jié)瘤，促進(jìn)大豆生長(zhǎng)[72]。

生物炭不僅有利于健康農(nóng)田的作物產(chǎn)量，而且有利于干旱、高鹽度、重金屬等環(huán)境脅迫條件下的作物產(chǎn)量形成[73-75]。研究表明，施用生物炭可以促進(jìn)重度干旱條件下高粱的生長(zhǎng)[76]，顯著改善鹽堿化土壤中馬鈴薯生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成[77]，降低了小麥對(duì)Na+的吸收，提高小麥生長(zhǎng)和生產(chǎn)力[78]等。當(dāng)然，生物炭對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響會(huì)因作物種類(lèi)[79]和土壤類(lèi)型[80]而異。

3.2 對(duì)作物產(chǎn)量的影響

已有研究表明生物炭對(duì)沙漠土、沙壤土等土壤上種植的高粱、馬鈴薯、蔬菜等作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成具有推動(dòng)作用。綜合已發(fā)表的研究結(jié)果，對(duì)生物炭原材料、施用量以及土壤類(lèi)型，作物種類(lèi)等進(jìn)行分析，具體見(jiàn)表1。

表1 生物炭施用對(duì)作物產(chǎn)量的影響

因制備生物炭的原料不同會(huì)對(duì)作物產(chǎn)量影響有明顯差異，如禽畜糞便制備的生物炭增產(chǎn)效應(yīng)最高，約為16.5%，秸稈類(lèi)和木材類(lèi)生物炭的增產(chǎn)效應(yīng)其次，約為15%左右，而殼渣類(lèi)生物炭增產(chǎn)效應(yīng)最低，不足12%[84]。另外，在103項(xiàng)研究薈萃分析結(jié)果表明，在土壤中添加生物炭對(duì)作物生產(chǎn)力的影響在盆栽試驗(yàn)中優(yōu)于大田試驗(yàn)，酸性土壤優(yōu)于中性土壤，沙壤土優(yōu)于壤土[85]。另有一些研究表明，生物炭的施用對(duì)作物的生長(zhǎng)及產(chǎn)量沒(méi)有影響，可能還會(huì)限制作物生長(zhǎng)。Güere?a等[86]通過(guò)對(duì)玉米生產(chǎn)的研究表明，在溫帶肥沃土壤中添加生物炭不能促進(jìn)玉米生長(zhǎng)和提高氮素利用效率，但是可以增加表層土壤的氮肥保留率；在相對(duì)較高的生物炭施用量的情況下導(dǎo)致扁豆在生長(zhǎng)期間雜草生長(zhǎng)量增加了20%，由此可知過(guò)多的施用生物炭不利于對(duì)作物中雜草的控制[87]。因此生物炭用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，需要因地因作物而異，且不可過(guò)量施用。

4 結(jié)論與展望

通過(guò)熱解方式將作物秸稈轉(zhuǎn)化成生物炭，可以將原料中的C轉(zhuǎn)化為一種更穩(wěn)定、更不易降解的形式。此外，生物炭加入到土壤中與植物的碳源形成碳匯，對(duì)作物生產(chǎn)力和土壤碳匯產(chǎn)生長(zhǎng)期穩(wěn)定的影響，可以極大地幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)進(jìn)步。

許多研究雖已證明生物炭對(duì)土壤質(zhì)量、作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量、環(huán)境污染、農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期效應(yīng)等方面的優(yōu)勢(shì)，但生物炭在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用目前尚未形成完整的理論體系，仍存在爭(zhēng)議，生物炭應(yīng)用于土壤環(huán)境往往受到特定條件的限制。土壤是一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境，多種因素起著突出的作用，今后研究可以從以下幾方面著手。

（1）土壤—生物炭的相互作用還未完全被了解，生物炭對(duì)土壤有益的機(jī)理沒(méi)有得到很好的描述。應(yīng)加大對(duì)這方面的研究，根據(jù)不同熱解溫度、不同原材料的生物炭對(duì)不同土壤進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)不同土壤的障礙因子選擇最匹配的生物炭，最大限度地提高生物炭性能，改善土壤肥力，提高作物產(chǎn)量。

（2）雖然生物炭改良劑已被廣泛評(píng)價(jià)為改善土壤質(zhì)量的一種有前途的策略，近幾年大多數(shù)的研究都是在室內(nèi)或者小規(guī)模田間短期試驗(yàn)，生物炭對(duì)于土壤改良、作物生長(zhǎng)及土壤環(huán)境變化的影響是長(zhǎng)期的，驗(yàn)證生物炭對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的長(zhǎng)期有效性還需要進(jìn)行長(zhǎng)期的大規(guī)模的野外定位試驗(yàn)證實(shí)生物炭、土壤和植物生態(tài)系統(tǒng)之間的復(fù)雜相互作用。

（3）大規(guī)模開(kāi)展野外定位試驗(yàn)的同時(shí)還需考慮如何能夠提高生物炭的效益，降低制炭成本。根據(jù)不同的土壤類(lèi)型研發(fā)各種生物炭基肥，實(shí)現(xiàn)生物炭的高效利用，促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。