生物炭對(duì)土壤肥料的作用及未來(lái)發(fā)展

唐志文，羅從軍，李桂華

（1.新寧縣農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南邵陽(yáng) 422700；2.新寧縣巡田鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南邵陽(yáng) 422700；3.新寧縣靖位鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南邵陽(yáng) 422700）

0 引言

近些年以來(lái)，生物炭已經(jīng)被運(yùn)用于居民日常生活以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，生物炭的多層次作用與功能也表現(xiàn)得日益明顯。農(nóng)業(yè)種植土壤具備特定的作物種植承受能力限度，因此在頻繁使用種植土壤的情況下，土壤肥力就會(huì)被過(guò)度消耗，同時(shí)也不利于土壤生態(tài)平衡的保持。為了維持土壤的良好肥力狀態(tài)，那么農(nóng)業(yè)種植人員對(duì)于生物炭物質(zhì)應(yīng)當(dāng)合理運(yùn)用在農(nóng)業(yè)種植全過(guò)程中，旨在增強(qiáng)土壤肥料作用，配合各種類型的土壤肥料來(lái)實(shí)現(xiàn)生物炭的最佳土壤元素成分改善效果。

1 生物炭的基本特性

生物炭指在缺氧的條件下對(duì)于生物質(zhì)進(jìn)行高溫處理，生物質(zhì)中的油和氣徹底燃燒，剩下的殘留物就是生物炭。生物炭幾乎是純碳，埋到地下后可以長(zhǎng)達(dá)幾百至上千年不會(huì)消失，等于把碳封存進(jìn)了土壤[1]。有不少科學(xué)家認(rèn)為，用生物炭捕捉碳元素可以達(dá)到相當(dāng)穩(wěn)定的程度與效果，能將碳元素封存在地下數(shù)百年，并讓土壤變得更肥沃。另外，生物炭還可以減少二氧化氮和甲烷等溫室氣體的排放。

生物炭是一種經(jīng)過(guò)高溫裂解加工過(guò)的生物質(zhì)，裂解過(guò)程不僅可以產(chǎn)生用于能源生產(chǎn)的氣體，同時(shí)還可以生成木炭。木炭被埋入地下，整個(gè)過(guò)程為碳負(fù)性。研究人員表示，生物炭能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率，減少對(duì)碳密集肥料的需求。木炭碎料的孔洞結(jié)構(gòu)十分容易聚集營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有益微生物，從而使土壤變得肥沃，利于植物生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的同時(shí)讓農(nóng)業(yè)更具持續(xù)性。這是由于生物炭可以把碳鎖定在生物群內(nèi)，而非讓它排放到空氣中[2]。

因此從物質(zhì)基本特性的角度來(lái)講，生物炭的重要形成根源就是運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)手段來(lái)改變生物質(zhì)的固有結(jié)構(gòu)與成分，生成類似于純凈木炭的物質(zhì)。相比于竹炭以及其他種類的純炭物質(zhì)而言，生物炭包含比例較高的活性有機(jī)質(zhì)以及活性礦物質(zhì)，客觀上決定了生物炭可以被用來(lái)改變土壤性狀與元素成分。

2 生物炭對(duì)于土壤肥料的重要作用

2.1 促進(jìn)種植作物生長(zhǎng)

農(nóng)作物賴以存活的種植土壤環(huán)境如果無(wú)法得到改善，那么作物生長(zhǎng)狀態(tài)就會(huì)受到比較明顯的阻礙影響。農(nóng)業(yè)種植人員對(duì)于常用土壤肥料在合理添加的前提下，還要確保在土壤內(nèi)加入適當(dāng)總量的生物炭。農(nóng)用化肥、有機(jī)肥以及農(nóng)家肥在結(jié)合生物炭之后，土壤整體肥力條件將會(huì)獲得幅度較大的改善，有益于種植作物的良好生長(zhǎng)趨勢(shì)得到維持。因此從促進(jìn)農(nóng)作物良性發(fā)育生長(zhǎng)的角度講，正確運(yùn)用生物炭物質(zhì)具有不可忽視的保障作用意義。

融入土壤深部的生物炭對(duì)于土壤酸堿度能夠在最大限度內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，降低種植土壤深部的營(yíng)養(yǎng)元素物質(zhì)損耗。農(nóng)業(yè)種植人員對(duì)于各種水果、綠色蔬菜以及糧食作物在進(jìn)行廣泛種植的情況下，應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控土壤酸堿度以及作物吸收土壤深部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比例，依靠生物炭來(lái)改造作物種植地區(qū)土壤，增強(qiáng)作物吸取均衡營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力。

研究人員目前已經(jīng)能夠證實(shí)，生物炭以及禽畜糞便轉(zhuǎn)化形成的作物肥料之間可以產(chǎn)生反應(yīng)，而且上述反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程有益于作物種植土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整以及土壤元素平衡性增強(qiáng)[3]。來(lái)源于禽畜糞便的天然肥料物質(zhì)可以融入生物炭所在區(qū)域的土壤深部，確保生物炭以及作物糞肥物質(zhì)能共同作用于土壤性質(zhì)優(yōu)化。生物炭所在區(qū)域的作物種植土壤相比于其他區(qū)域的農(nóng)田土壤來(lái)講，通常表現(xiàn)為更加均衡的土壤肥料分布比例特征，根源就是生物炭以及田間糞肥共同發(fā)生了肥料效應(yīng)。

2.2 改善土壤固有的理化性質(zhì)

土壤化學(xué)性質(zhì)主要涉及到土壤養(yǎng)分與土壤酸堿度，而土壤物理性質(zhì)則表現(xiàn)為土壤孔隙度、土壤軟硬程度以及含水率等判斷指標(biāo)。某些地區(qū)的作物種植土壤在沒(méi)有經(jīng)過(guò)全面改善以前，土壤化學(xué)性質(zhì)以及土壤物理性質(zhì)無(wú)法達(dá)到最佳的程度與標(biāo)準(zhǔn)。為了確保土壤固有的理化性質(zhì)在根源上獲得改善優(yōu)化，那么技術(shù)人員對(duì)于生物炭應(yīng)當(dāng)能夠正確進(jìn)行利用，合理控制生物炭融入土壤的含量[4]。

具有較大孔隙間隔的生物炭物質(zhì)非常親水，生物炭在全面融入土壤深部以后，將會(huì)達(dá)到疏通土壤內(nèi)部孔隙的良好實(shí)踐效果，并且對(duì)于土壤本身的軟硬程度也能進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。土壤深部在透過(guò)生物炭的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)能夠有效確保土壤全面浸入水分，保證土壤深部含有充足的水分，進(jìn)而達(dá)到飽和狀態(tài)的土壤孔隙程度。土壤深部的各種有益微生物由于受到生物炭的影響，因此就會(huì)導(dǎo)致分解后的微生物直接作用于改善土壤性質(zhì)，確保農(nóng)作物更加適合種植于土壤范圍內(nèi)[5]。

生物炭除了能夠用來(lái)調(diào)整改變土壤深部原有的孔隙密度之外，此類物質(zhì)還可運(yùn)用在調(diào)節(jié)土壤本身的酸堿度，進(jìn)而達(dá)到轉(zhuǎn)變土壤化學(xué)屬性的目的。堿性土壤比較容易表現(xiàn)為鹽堿化的趨向，技術(shù)人員對(duì)此應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)選擇生物炭來(lái)進(jìn)行土壤化學(xué)性質(zhì)的優(yōu)化，合理降低土壤中的堿性元素比例。與之相比，生物炭還能作用于偏酸性的農(nóng)業(yè)種植土壤，通過(guò)保護(hù)土壤有益菌群與微生物的方式來(lái)適當(dāng)提高土壤原有的酸堿值，改善種植土壤的整體理化性質(zhì)。

2.3 平衡土壤內(nèi)的有機(jī)質(zhì)

有機(jī)質(zhì)構(gòu)成了土壤中不可缺少的核心物質(zhì)成分，對(duì)于種植土壤如果要達(dá)到積累與增加有機(jī)質(zhì)的目標(biāo)，那么不僅需要依靠堆肥或者免耕作物的農(nóng)業(yè)技術(shù)手段，同時(shí)還必須要結(jié)合運(yùn)用生物炭物質(zhì)。這是由于，融入土壤內(nèi)部的生物炭能夠全面固化各種有機(jī)質(zhì)，提升碳元素在種植土中的含量比例。因此在目前的現(xiàn)狀下，生物炭已經(jīng)被視為新型土壤肥料，并且能夠確保穩(wěn)定與平衡的碳元素總量變化狀況。土壤中的某種有機(jī)質(zhì)如果含量過(guò)多，那么土壤深部的營(yíng)養(yǎng)元素平衡狀態(tài)就會(huì)被突破。為了抑制過(guò)多的有機(jī)質(zhì)元素存在，則需充分發(fā)揮土壤深部有機(jī)質(zhì)以及生物炭的共同作用，依靠生物炭來(lái)抑制過(guò)量的有機(jī)質(zhì)元素，提升其他有機(jī)質(zhì)元素的比例。

某些農(nóng)業(yè)種植戶為了達(dá)到促進(jìn)作物盡快發(fā)育生長(zhǎng)的效果，因此就會(huì)傾向于田間過(guò)度施肥，導(dǎo)致作物根部對(duì)于多余化肥無(wú)法進(jìn)行徹底的吸收，進(jìn)而造成多余化肥殘留在土壤深部。很多地區(qū)的耕種土壤由于積累了較多的土壤深部化肥，引發(fā)土壤固有狀態(tài)的顯著改變，不利于土壤酸堿平衡性的維持。農(nóng)業(yè)種植人員針對(duì)各種化肥用量必須要確保合理加以控制，更多運(yùn)用有機(jī)肥來(lái)取代傳統(tǒng)化肥。農(nóng)家肥本身包含多樣與豐富的有機(jī)質(zhì)，溶解在土壤中的有機(jī)質(zhì)將會(huì)直接抵達(dá)農(nóng)作物的根部，增加了作物根部吸收有機(jī)質(zhì)的能力。在上述環(huán)節(jié)中，生物炭將會(huì)起到明顯的輔助促進(jìn)作用。

3 未來(lái)研究進(jìn)展

截至目前，相關(guān)研究人員針對(duì)土壤性狀改善與調(diào)節(jié)過(guò)程中的生物炭重要功能作用已經(jīng)展開深入的研究探索，并且能夠證實(shí)生物炭具有融于深部土壤的能力，可以直接作用于改良土壤固有的生物性質(zhì)。但是從總體角度來(lái)講，現(xiàn)階段的生物炭肥料作用機(jī)制仍然有待探究，旨在促進(jìn)土壤肥料與生物炭達(dá)到高效性的融合，實(shí)時(shí)控制土壤內(nèi)的各種元素成分[6]。農(nóng)業(yè)技術(shù)人員目前在運(yùn)用生物炭來(lái)控制調(diào)節(jié)土壤肥料的全過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)探索環(huán)保性的生物炭融合方式，避免由于不當(dāng)?shù)纳锾咳谌敕绞綄?dǎo)致土壤受到額外污染。

除此以外，技術(shù)人員還發(fā)現(xiàn)某些自然環(huán)境因素將會(huì)給生物炭的實(shí)際肥料效果帶來(lái)影響。在自然氣候產(chǎn)生改變的情況下，融入土壤內(nèi)的生物炭可能會(huì)由于潮濕或者溫度較高的土壤環(huán)境而失去良好效能，無(wú)法發(fā)揮生物炭的最佳土壤性能優(yōu)化改善效益。為了避免自然氣候改變給生物炭正常功能發(fā)揮造成的影響，那么技術(shù)人員仍然應(yīng)當(dāng)深入探討人工控制土壤深部溫濕度的專業(yè)手段措施，爭(zhēng)取運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)智能化的溫濕度調(diào)節(jié)手段來(lái)維持生物炭的功能發(fā)揮。

未來(lái)在研究生物炭肥料功能與特性的實(shí)踐中，研究人員應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合生物炭的獨(dú)特物質(zhì)屬性，側(cè)重于土壤軟化功能以及土壤肥力改善功能的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，研究人員還要繼續(xù)嘗試將生物炭運(yùn)用于作物耕種土壤，旨在達(dá)到土壤軟化的效果，依靠綠色技術(shù)手段來(lái)促進(jìn)耕作種植土壤的各個(gè)層面性能改進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析可見，施用土壤肥料的技術(shù)實(shí)踐效益如果要得到最大程度體現(xiàn)，則不能夠缺少生物炭的改良作用影響。技術(shù)人員對(duì)于作物種植土壤在適當(dāng)加入生物炭的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)能夠確保土壤化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)以及生物性質(zhì)獲得全面與顯著的改善，在增強(qiáng)土壤肥力的同時(shí)也能達(dá)到調(diào)節(jié)酸性土壤與堿性土壤的目標(biāo)。具體在配合運(yùn)用土壤肥料的實(shí)踐中，農(nóng)業(yè)技術(shù)人員必須要展開深入的探究與思索，正確運(yùn)用生物炭來(lái)保證土壤營(yíng)養(yǎng)元素的豐富性與均衡性。