高紅霞　張錦霞　王艷玲

摘 要：生物炭是指生物體、或者有機質(zhì)等物質(zhì)在厭氧環(huán)境下經(jīng)過長時間的低溫熱裂解而形成的固體物質(zhì)。在土壤中施用生物炭可以有效提升土壤肥力，保水保肥。本文介紹了生物炭的概念及屬性，并分析了生物炭對土壤肥料的效應(yīng)，并指出了未來生物炭的研究方向，旨在為生物炭的研究及發(fā)展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：生物炭；土壤；肥料

中圖分類號：S141 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132008

1 生物炭的概念與屬性

生物炭是指生物體、或者有機質(zhì)等物質(zhì)在厭氧環(huán)境下經(jīng)過長時間的低溫熱裂解而形成的固體物質(zhì)。在常規(guī)的生產(chǎn)環(huán)境中生產(chǎn)而成的炭多數(shù)形狀為塊狀或者顆粒狀，生活中較為常見的有竹炭。而經(jīng)過現(xiàn)代工藝技術(shù)生產(chǎn)而成的生物炭形狀是粉狀顆粒。生物炭的含碳量多為40%～75%之間，除此之外還含有部分礦物質(zhì)等。生物炭的酸堿性通常表現(xiàn)為堿性，較難分解。生物炭有一個非常明顯的特征便是其巨大的吸附能力，這主要是由于生物炭的表面積所導致。生物炭中的有機碳含量十分豐富，且隨著不同含量成分變化生物炭有較大變化。例如常見的秸稈、禾本作物等等。生物炭含量較高的一般是木質(zhì)化程度較高的。而秸稈的生物炭含量則相對較低。生物炭與礦物質(zhì)含量呈現(xiàn)出負相關(guān)的關(guān)系。生物炭的形成與溫度關(guān)系較大，在其形成過程中溫度的高低將會直接影響到對有機物的分解程度，溫度低含碳物質(zhì)、分子量較小的有機物等含量就會偏高。

2 生物炭對土壤肥料的效應(yīng)

2.1 生物炭對土壤有機質(zhì)的作用

從現(xiàn)階段國內(nèi)外的研究結(jié)果來看，生物炭對于土壤的改善效果較為明顯，在很大程度上可以提高土壤本身的肥力。從土壤本身的結(jié)構(gòu)包含物質(zhì)角度來看，它無法對栽植其上的作物持續(xù)的提供生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，這主要是因為其需要修養(yǎng)，通過一段時間的修養(yǎng)之后其內(nèi)部腐殖質(zhì)的含量會得到提升，過去很多農(nóng)戶的種植方式為免耕及堆肥。他們忽略了一個較為重要的問題就是肥料本身是會揮發(fā)的，堆放的時間與揮發(fā)程度呈正相關(guān)關(guān)系，所以這樣一來對土壤改善的效用則是十分有限的，同時堆肥也不可能全部轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，很明顯這樣的做法是不科學也不合理的。反觀生物炭它在土壤中的損失相比較而言則占比十分的少，所以它可以有效的提升土壤中碳的比例。相比于其他而言則是效用非常好的有機物質(zhì)肥料。同其他肥料對于土壤作用有很大的不同。所以在使用生物炭的過程中還需要搭配其他作用的方式的肥料。

2.2 生物炭對土壤的理化性質(zhì)的作用

生物炭表面積巨大，且多孔、親水，不同孔之間的孔距也相對較大，因此生物炭的間隙與其他相比屬于較大的一類。從生物炭的屬性不難看出其對土壤的疏松作用，防止土壤的板結(jié)。有資料報道施用生物炭的土壤與未施用的土壤相比前者的滲水速度要遠遠滯后于后者，所以在一定范圍內(nèi)長久的保持土壤的含水量。此外有研究表明，土壤中的生物炭的存在還可以提高微生物活性，微生物活性的提高有利于分解土壤，也就更有利于人類耕種。從土壤的化學性質(zhì)主要是指其酸堿度及內(nèi)含物。盡管目前的研究并沒有完全的對其生物特性有全面的認識，但是可以肯定的是生物炭的應(yīng)用可以提高土壤中有機離子同H+的交換作用。常規(guī)條件下，生物炭本身的礦物質(zhì)含量相對是較低的，所以其效果與普通肥料相比較而言是存在一定差距的。然而動物糞便包括家畜等的均可以將其內(nèi)含的物質(zhì)充分的分解，以此來提高礦物質(zhì)在土壤中的有效含量。由此可以看出生物炭與其他肥料配合使用可以有效的提高土壤中的H+、PO4-2、及K+的含量從而提高土壤的肥力。

2.3 生物炭的作物效應(yīng)

由于生物炭的屬性作用于土壤有提高土壤肥力的效應(yīng)，使用它的主要目的也是為了種植的農(nóng)作物可以實現(xiàn)高產(chǎn)，所以對其進行深入的研究是非常有必要的。經(jīng)對相關(guān)資料的查閱可以發(fā)現(xiàn)，生物炭可以提高作物產(chǎn)量主要是因為其可以長效保持土壤中的養(yǎng)分，減緩損失速度。而生物炭發(fā)揮這樣的作用并不是其一種物質(zhì)的作用，而是在其他肥料的協(xié)同作用下實現(xiàn)的。

3 未來研究

以往的專家更側(cè)重于對竹炭和木炭的深入研究，且得到了較為豐富的研究結(jié)果。而生物炭較之研究相對薄弱，特別是國內(nèi)的研究還處于初級階段，很多地方?jīng)]有涉及。因此，對于其深層次的功能或者效用并沒有完全進行挖掘，如何使用還有很多疑問存在。此外，含生物炭的物質(zhì)有很多，且分子較為復雜，結(jié)構(gòu)多樣，這也為其深入研究帶來了一定的阻礙。今后，應(yīng)當著重對生物炭的種類進行劃分，有計劃的、有目的的進行深入研究。特別是對家畜糞便分解成的生物炭進行重點研究。

目前對于生物炭的很多研究不具備廣泛性，因此造成很多結(jié)果不具有普遍適用性。以往的研究中并沒有對其如何使用進行明確規(guī)定，也沒有對其影響效果的因素進行分析，因此今后的研究應(yīng)當全面考慮，更注重在田間農(nóng)作物上的效果。

目前對于生物炭的有益效果幾乎都是未經(jīng)實際種植中生物炭對作物、土壤等長期影響總結(jié)測算的結(jié)果，很多都是短期實驗室土柱淋洗、土壤培養(yǎng)及土壤水分特征曲線測定評價而提出的。而實驗室和田間的環(huán)境、溫度等都是區(qū)別很大的，所以有計劃的、有目的的對生物炭與土壤、環(huán)境相互作用研究才是今后研究的主要方向之一。

生物炭的用量多少決定因素應(yīng)當是土壤是否對此有較大、較好反映。從目前的研究結(jié)果來看，生物炭在不同作物或者相同作物不同用量上的表現(xiàn)差異較為明顯。有的呈正相關(guān)有的呈負相關(guān)，這一現(xiàn)象有待于進一步實驗進行研究。