生物炭對土壤肥料的作用及發(fā)展研究

馬仲文

摘? ? 要：隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展以及城市化建設(shè)的持續(xù)深入，社會已經(jīng)進入到了全新的發(fā)展階段中，對農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展起到了良好的促進作用。在全新的農(nóng)業(yè)發(fā)展中，對于各類先進農(nóng)業(yè)技術(shù)的需求已經(jīng)成為了重點，尤其是生物炭，由于其自身較為獨特的作用屬性，使其在土壤肥料中起到了十分重要的作用，在不斷探索的過程中，更是獲得了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的認可。文章對生物炭的基本概述加以明確，對其在土壤肥料產(chǎn)生的作用展開深入分析，在此基礎(chǔ)上，提出生物炭未來的主要發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：生物炭;土壤肥料;主要作用;未來發(fā)展

文章編號：1005-2690（2022）08-0094-03? ? ? ?中國圖書分類號：S158? ? ? ?文獻標志碼：B

在近年來的發(fā)展進程中，生物炭已經(jīng)得到了全方位的改良優(yōu)化，通過對各類廢棄生物質(zhì)的高效應用，對于許多傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題提出了全新的解決方案。我國在生物炭的研究與應用等方面起步比較晚，在這一過程中不僅需要吸收世界經(jīng)濟發(fā)達國家的先進經(jīng)驗，還應當有效結(jié)合我國的實際情況，對于生物炭的探索與應用加以重視，通過試驗分析的方式找尋出更加合理的生物炭使用方式。同時，深入探索生物炭在土壤肥料中的作用，對完善現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的發(fā)展，以及未來發(fā)展情況等起到了十分重要的指導作用。

1 生物炭的基本概述

生物炭所指的是在缺氧條件下，針對生物質(zhì)展開高溫處理，確保生物質(zhì)當中所蘊含的油和氣能夠全面燃燒，剩余下來的物質(zhì)就是生物炭。生物炭基本屬于純碳，在埋到地下環(huán)境后甚至可以幾千年不消失，相當于將碳封存到土壤中進行保存。而大部分科學家認為，采用生物炭所捕捉到的碳元素有著極高的穩(wěn)定性，將其封存在地下后，可以讓土壤變得更加肥沃，同時，生物炭還可以大幅度降低甲烷以及二氧化氮等溫室氣體的整體排放量。

生物炭在本質(zhì)上屬于一種經(jīng)過高溫裂解處理過后所形成的生物質(zhì)，在這種裂解過程當中，不僅能夠產(chǎn)生可以進行能源生產(chǎn)的氣體，還可以生成木炭，將這部分木炭埋入地下時，整個過程呈現(xiàn)出碳負性。

在近年來的研究過程中可以看出，生物炭的應用可以有效提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)率，降低對于各類碳密集肥料的需求。生物炭中的孔洞結(jié)構(gòu)，也有利于各種高營養(yǎng)物質(zhì)以及微生物的聚集，在保證土壤肥沃的同時，還能夠更好地促進農(nóng)作物生長，使得農(nóng)業(yè)具備可持續(xù)發(fā)展的特征。而生物炭之所以能夠起到促進農(nóng)業(yè)發(fā)展的作用，是由于生物炭能夠?qū)⑻兼i定在生物群內(nèi)部，并非將其直接排放到空氣當中。

從物質(zhì)特性的角度來看，生物炭形成的關(guān)鍵在于采用化學反應的技術(shù)手段進一步改變生物質(zhì)原本的成分與結(jié)構(gòu)，生成與純凈木炭較為類似的物質(zhì)。相對于竹炭等類型的純炭物質(zhì)來說，生物炭內(nèi)部具備較高比例的活性礦物質(zhì)與活性有機質(zhì)，這也客觀決定了生物炭能夠改變土壤的元素成分[1]。

2 生物炭對于土壤肥料的作用

2.1 優(yōu)化土壤的理化性質(zhì)

土壤中的化學性質(zhì)主要涉及到了pH值以及養(yǎng)分兩部分內(nèi)容，而在物理性質(zhì)方面則表現(xiàn)為土壤軟硬程度、含水率以及土壤孔隙度等指標內(nèi)容。在部分特殊地區(qū)中，農(nóng)作物種植土壤在沒有得到完善優(yōu)化之前，土壤的物理性質(zhì)與化學性質(zhì)都很難達到標準。因此，為了保證土壤自身的理化性質(zhì)能夠得到最大程度的改良優(yōu)化，技術(shù)人員必須正確利用生物炭，并科學合理地控制生物炭在土壤中的含量。

空隙間隔較大的生物炭物質(zhì)有著較為優(yōu)異的親水性，在生物炭進入到土壤深部后，就會直接疏通土壤內(nèi)部存在的空隙，還可以對土壤的軟硬程度進行優(yōu)化。同時，土壤深部在通過生物炭作用后，也能夠保證土壤可以全面浸入水分，使土壤深部始終具有充足的水分，土壤的孔隙程度也會維持在飽和狀態(tài)。而土壤深部所涉及到的各類有益微生物，由于受到生物炭的影響，其在分解過后能夠直接改善土壤性質(zhì)，使農(nóng)作物能夠更好地生長。

生物炭除了能夠改變土壤原本的孔隙密度之外，在調(diào)節(jié)土壤pH值等方面也起到了十分重要的作用，可以改變土壤的化學屬性，特別是堿性土壤，比較容易促成鹽堿化的轉(zhuǎn)變，技術(shù)人員應當選擇合適的生物炭優(yōu)化土壤的化學性質(zhì)，穩(wěn)步降低堿性元素的整體比例。并且生物炭還可以作用在偏酸性的農(nóng)業(yè)種植土壤中，采用保護土壤有益微生物與有益菌群的方式，進一步提高土壤的pH值，優(yōu)化土壤的理化性質(zhì)[2]。

2.2 促進農(nóng)作物的成長發(fā)育

在種植農(nóng)作物的過程中，如果土壤環(huán)境無法得到優(yōu)化，農(nóng)作物的生長情況就會受到十分嚴重的影響。因此，農(nóng)業(yè)種植人員除了要合理添加部分常用土壤肥料之外，還應當在土壤當中添加適當?shù)纳锾?，有機肥與農(nóng)用化肥在結(jié)合生物炭后，土壤的整體肥力條件會得到全面優(yōu)化，能夠有效維持農(nóng)作物的良好生長狀態(tài)，由此可見，生物炭有利于維持農(nóng)作物的穩(wěn)定生長。而融入到土壤深部的生物炭，能夠在最大程度上調(diào)整土壤的pH值，大幅度減少土壤深部各類營養(yǎng)元素與營養(yǎng)物質(zhì)的消耗。

農(nóng)業(yè)種植人員在廣泛種植各類水果、糧食作物以及綠色蔬菜的過程中，也要對土壤pH值等多種內(nèi)容進行監(jiān)控，利用生物炭來改造作物種植地區(qū)的土壤情況，全方位提高作物對于各類營養(yǎng)物質(zhì)的均衡吸收能力。

在不斷深入研究的過程中可以明顯看出，生物炭能夠與各類禽畜糞便轉(zhuǎn)化的肥料產(chǎn)生反應，這種反應過程也有利于農(nóng)作物種植土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化，增強土壤元素的平衡性。這部分由糞便所制的天然肥料，能夠更好地融入土壤深部，確保生物炭與作物糞便物質(zhì)產(chǎn)生作用，優(yōu)化土壤性質(zhì)。除此之外，生物炭所在區(qū)域的農(nóng)作物，其種植土壤相對于其他區(qū)域的農(nóng)田土壤來說，內(nèi)部肥料分布有著顯著的均衡性特征，而產(chǎn)生這種效果的主要原因在于田間糞肥與生物炭之間出現(xiàn)了肥料反應[3]。

2.3 平衡土壤內(nèi)部的有機物質(zhì)

有機物質(zhì)屬于土壤中的核心成分，為了促進土壤內(nèi)部有機質(zhì)的增加與累積，不僅需要采用堆肥或是免耕作物的農(nóng)業(yè)技術(shù)，還應當有效結(jié)合應用生物炭。生物炭在融入土壤后，可以對各類有機質(zhì)起到固化作用，提升碳元素在種植土壤中的整體含量。因此，在當前的農(nóng)業(yè)發(fā)展進程中，生物炭已經(jīng)被視為一種全新的土壤肥料，可以確保碳元素總量的變化更加穩(wěn)定。如果土壤中的某一種有機質(zhì)含量比較多，就會破壞土壤的營養(yǎng)元素平衡狀態(tài)，為了避免出現(xiàn)這種問題，就要徹底發(fā)揮生物炭與有機質(zhì)的結(jié)合作用，利用生物炭來抑制過量的有機質(zhì)，穩(wěn)步提高其他有機質(zhì)元素所占據(jù)的比例。EF324B9F-04F5-486A-B67B-324A73DBA51B

然而，部分農(nóng)業(yè)種植人員為了促進農(nóng)作物快速生長發(fā)育，會向田間過度施肥，導致農(nóng)作物的根部對于各類多余化肥無法進行充分吸收，這部分多余的化肥會殘留在土壤的深部，部分地區(qū)的耕種土壤長時間的種植過程中積累了大量化肥，使得土壤的固有狀態(tài)產(chǎn)生了變化，不利于維持pH值的平衡。所以，農(nóng)業(yè)種植人員必須要科學合理地控制好各種化肥的用量，采用有機肥來代替?zhèn)鹘y(tǒng)化肥，而在農(nóng)家肥中包含了多種豐富的有機質(zhì)，部分在土壤中溶解的有機質(zhì)也會直接到達農(nóng)作物的根部，強化作物根部對有機質(zhì)的吸收能力。而在上述各類環(huán)節(jié)中，生物炭都會起到十分顯著的輔助作用。

3 生物炭自身具備的肥效作用

3.1 生物炭自身所產(chǎn)生的影響

在當前的社會發(fā)展進程中，生物炭對于多種類型的農(nóng)作物都起到了良好的生長促進作用，而這也與生物炭的類型以及施用量有著十分緊密的聯(lián)系。例如單施生物炭對于作物所起到的生長促進作用主要是針對土壤較為貧瘠的地區(qū)。在土壤試驗過程中可以明顯看出，生物炭的應用能夠有效改善土壤內(nèi)部各類養(yǎng)分的流失情況，提升農(nóng)作物對于各類土壤肥料的吸收能力，并且通過肥料與生物炭之間的有效結(jié)合，能夠提高農(nóng)作物的生長質(zhì)量。

生物炭在進行試驗的過程中，對于磷肥與氮肥的吸收起到了良好的促進作用，不僅可以提高作物對于這兩種肥料的吸收效率，還能夠有效延長肥料的釋放時間，大幅度降低肥力流失問題的發(fā)生概率，使農(nóng)作物能夠更好地吸收各類養(yǎng)料。生物炭自身所起到的調(diào)節(jié)作用較為優(yōu)異，甚至超過了養(yǎng)料作用，根據(jù)農(nóng)作物的營養(yǎng)特性將生物炭與肥料科學合理地配合施用，可以大幅度彌補生物炭養(yǎng)料不足的缺陷。站在現(xiàn)階段發(fā)展情況的角度來看，生物炭的用量并沒有固定說法，需要結(jié)合不同農(nóng)作物以及不同土壤加以判斷，并根據(jù)種植過程中的基本需求進行應對。而在未來的發(fā)展過程中，更需要大量的試驗研究來總結(jié)出肥料與生物炭之間更高效的配合方式，利用各種科學技術(shù)彌補兩者之間存在的差異。并且在使用工藝與制作工藝等方面，生物炭同樣有著極大的提升空間，這些問題都需要在后續(xù)的研究中解決[4]。

3.2 生物炭肥效作用的機理

由于生物炭自身的礦物質(zhì)含量比較低，其能夠直接供給作物的營養(yǎng)比較有限，通常情況下，生物炭對于作物所產(chǎn)生的功效，主要來自于對于土壤物理性質(zhì)、化學性質(zhì)以及微生物等方面的調(diào)節(jié)，并非直接為作物提供營養(yǎng)。

通過生物炭的應用，可以大幅度提升農(nóng)作物對于肥料的吸收效率，降低養(yǎng)料流失問題的發(fā)生概率，特別是在酸性土壤當中，生物炭所起到的作用十分優(yōu)異，在調(diào)節(jié)土壤pH值的基礎(chǔ)上，可以保護土壤的養(yǎng)分。然而，由于部分條件所產(chǎn)生的限制，部分材料具備不可再生性，但生物質(zhì)則屬于一種可再生資源，能夠進行循環(huán)利用，利用生物炭的土壤改良作用，能夠緩解土壤中養(yǎng)料的釋放，有利于促進農(nóng)作物的生長與吸收。另外，生物炭對于自然環(huán)境也起到了更好的保護作用，在生產(chǎn)過程中可以有效降低環(huán)境的壓力，科學合理地解決各類環(huán)境問題，通過生物炭技術(shù)的發(fā)展與完善，可以更好地利用各類廢棄生物質(zhì)，生物炭自身具備著顯著的固碳性特征，能夠有效改善溫室效應，通過將廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物炭，還可以獲取更多的附件產(chǎn)品，比如生物油等物質(zhì)。由此可以看出，生物炭技術(shù)的發(fā)展是促進現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在，同時也是響應可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措[5]。

4 生物炭未來的發(fā)展研究

4.1 發(fā)展歷史角度的研究

站在生物炭歷史發(fā)展的角度看，其整體研究基礎(chǔ)相對較為薄弱，對于生物炭結(jié)構(gòu)與整體性質(zhì)的研究，還需要進行深入探索，盡管目前生物炭技術(shù)已經(jīng)取得了較為優(yōu)異的成果，但在整體上仍舊缺乏系統(tǒng)性的研究成果，因此，在未來的發(fā)展研究過程中，必須要對生物炭的性質(zhì)與特異情況進行更加深入的研究，以此為基礎(chǔ)明確生物炭的定義與準則。

生物炭作為一種土壤改良階段中涉及到的重要元素，盡管在土壤改良方面與肥料的釋放作用較為類似，但研究成果都比較片面，僅停留在溫室或是實驗室當中。所以，必須要以更加科學的眼光來看待各類問題，對環(huán)境因素、土壤因素以及人為因素展開更加全面的分析。目前存在缺乏系統(tǒng)性生物炭農(nóng)業(yè)使用標準的情況，對于生物炭的實際應用來說產(chǎn)生了較為嚴重的阻礙，這也是未來發(fā)展進程中亟須解決的重要問題。

4.2 研究成果方面的發(fā)展

對生物炭的認知主要來自于在實驗室當中的研究成果，而從實驗室研究的角度來看，涉及到的各類理論都具有較為顯著的局限性特征，短期的成果并沒有太大的參考價值。

在農(nóng)業(yè)中的實際應用階段，生物炭對于土壤所起到的調(diào)節(jié)效果，最重要的在于其是否具有長期性特征，這就需要進一步加強田間試驗長度，通過實地觀察的方式明確生物炭對于土壤化學性質(zhì)、物理性質(zhì)以及微生物等方面產(chǎn)生的影響。

在肥力的釋放與控制方面，同樣缺乏長時間的數(shù)據(jù)信息作為理論支持，生物炭對于自然環(huán)境所起到的保護作用并沒有實驗效果顯著。特別是在生物炭的施用量方面，缺乏明確的指導方案，生物炭在低施用量的情況下會起到良好的效果，但在高施用量的前提下并不會起到顯著效果，這種矛盾問題始終缺乏科學合理的解決方案，在施用量方面沒有形成標準的科學建議[6]。

在肥料與生物炭所產(chǎn)生的相互作用當中，所展現(xiàn)出的大多為正面效果，雙方都處在一種和諧共處的狀態(tài)，發(fā)揮出的作用也能互補。但在實際應用階段中，生物炭與肥料之間是否會出現(xiàn)爭奪養(yǎng)料等問題，仍舊需要深入探究，并且生物炭所起到的肥效作用也一直受到農(nóng)業(yè)種植人員的懷疑。出現(xiàn)這種問題的主要原因在于對生物炭所產(chǎn)生的認知大多都來自于實驗室當中的數(shù)據(jù)信息，缺乏實踐性的田間試驗[7]。

因此，在對生物炭進行研究的過程中，需要采用更加系統(tǒng)性、全面性的研究方式，從而為生物炭的理論發(fā)展提供更加科學合理的數(shù)據(jù)支持，使生物炭在農(nóng)業(yè)方面的發(fā)展也能起到至關(guān)重要的作用。對于生物炭來說，更加詳細的數(shù)據(jù)信息有利于找尋出全新的生物炭應用方式，對整體社會經(jīng)濟的發(fā)展能夠起到更加優(yōu)異的促進作用[8]。

5 結(jié)束語

在當前的社會環(huán)境中，為了更好地體現(xiàn)出土壤肥料技術(shù)的實踐效果，必須發(fā)揮出生物炭所具有的改良作用。技術(shù)人員不僅需要在農(nóng)作物的種植土壤中科學合理地加入適量生物炭，還要保證土壤的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)以及生物性質(zhì)可以最大程度得到完善優(yōu)化，在提高土壤肥力的同時，更好地完成優(yōu)化酸性土壤與堿性土壤的主要目標。

因此，必須進一步提高對于生物炭的重視程度，明確生物炭對于土壤肥料所起到的重要作用，在配合土壤肥料進行實踐的過程中，農(nóng)業(yè)技術(shù)人員也要展開更加深入的探究，通過應用生物炭提高土壤內(nèi)部各類營養(yǎng)元素的均衡性與豐富性，更好地優(yōu)化種植土壤的各類性能。

參考文獻：

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（編輯：牛 佳）EF324B9F-04F5-486A-B67B-324A73DBA51B