生物炭利用

1 改良土壤

木炭的土地利用是指在土壤中加入木炭颗粒或载有菌体、肥料或与其它材料混配的功能型木炭复合材料。其目的是改良土壤，增加地力，改善植物生境，提高土地生产力及产品品质。应用领域主要是农田、林地和草坪。木炭的特点：黑色，多孔，表面发达，通常比表面积在300～400 m2·g-1，有植物生长所必须的营养成分和微量元素，具有一定强度和较高的生物和化学稳定性。

1.1 土壤改良

填加木炭的土壤，透气、透水、保水功能得到不同程度的改善。据日本肥粮检定协会的报告：加5％的黑炭，土壤的保水率和透水性分别提高14.6％和

88.9％，其对治理土壤板结的效果好于珍珠岩和蛭石。日本政府1986年11月将木炭纳入地力增进法，确定为土壤改良资材。

木炭对施于农田的肥料有吸持和缓释作用，此项技术近年在我国出现并得到推广。在农业生产中，购置化肥的费用对农产品生产成本影响至关重要。例如：在玉米种植成本中，化肥项支出占44％。多数情况下，化肥的利用率只有1/3，其余或滞留于土壤中或流失，三者比例相近。国家环境保护农业废弃物综合利用工程技术中心推广的“炭粉还田防止化肥流失技术”称可减少50％的化肥流失。植物原料在原组织中的K、Na、Ca和各种微量元素，在制炭过程中转入木炭中，当炭被施入土壤中以后，随之也增加了土壤中植物生长所必须的营养物质。木炭多孔，且能富集土壤中的空气、水分、养分，适宜微生物栖息、繁衍。土壤团粒结构增加，作物根系发达，根部CO2增多。福建林学院曾用试验证明炭有很好的固氮作用。试验是在黄沙壤、黑沙壤中加进1％的木炭颗粒、颗粒活性炭、粉状活性炭，1a后，加炭土样中的好气性固氮菌、嫌气性固氮菌数量明显增加。木炭色黑、吸热，散于地表面1L·m-2，地温提高7℃。

木炭多孔，有蓄热作用，对气温骤变所带给作物的伤害有一定的抵御能力；能减少诸如重金属、残留农药等有毒物质对作物的伤害；木炭对一些气体的吸附容量，按木炭容积的倍数计，H4N、H2C1、SO2、H2S、NO2、CO2、02、N、H2、CHC分别为90.0、85.0、65.0、55.0、40.0、35.0、9.3、7.5、5.0、1.8。在木炭土地利用的各方面，日本应用面广，历史较长，经验多，效果显著。在木炭纳人地力增进法前后30a间，耗用木炭已达数十万吨，主要为树皮炭、房屋解体木材烧

制的炭、各种规格炭的炭渣(例如切炭的截头和碎渣)等，不足的部分由南亚、东南亚和我国进口。我国曾收集工业硅、粘胶纤维用炭的筛余部分对日本出口。在农田方面主要是土壤板结治理。在草坪加炭粉，可早发2～3周，草绿色浓，扎根深，绿色延长一个月。在高尔夫球场使用木炭，除具有上述作用外，还可以对所投入的杀菌剂、杀虫剂起到缓释及防止雨后迳流污染等作用。在造林时使用木炭，可以增加成活率，提高林木生长量。日本神奈川在栽植日本杉时加炭粉1kg，第8年试验地树高8m，较对照增高2 m。木炭可用于林地更新、道路林营造和城市绿化。吉林省白城林科院2007年5月7日用木炭改性城市污泥施于沙地杨作追肥，两个月后调查，试验地树高2.80 m，树叶片片浓绿，而对照地树高平均2.75 m，树叶片片枯黄。

1.2 应用

1.2.1 农业方面

“农业炭”(Agrichar)是由“生物炭”(Biochar)演变而来，是指将动物粪肥、稻米谷壳、花生壳、玉米秆、树木废料等农业原料，在无氧环境下低温热解后形成的类似木炭一样的残渣，大约50％的农业原料中的碳保留在其中。作为肥料使用，“农业炭”可以改善土壤地力、稳定性和产出，减少温室气体效应。而在“农业炭”生产过程中产生的二氧化碳，可以转变为洁净的生物能源。

澳大利亚伍伦巴农业研究所的最新研究成果再次证实了“农业炭”技术的巨大潜力。研究人员按每公顷农田施加lO吨“农业炭”的量进行了试验，结果表明，“农业炭”可以使小麦的产量增加3倍，使大豆的产量增加2倍多。同时，他们还单独使用氮肥以及“农业炭”和氮肥并用来进行对比试验，发现产量基本相同。这说明，单独使用“农业炭”就可以起到和使用氮肥一样的增产效果。

“农业炭”还为农民和环境带来另一个好处。澳大利亚伍伦巴农业研究所环境科学家史蒂夫·肯姆伯指出，像农作物残余、地面覆盖物以及混合肥料等形式中的碳在土壤中是不稳定的，在2至3年内就会彻底分解，转化成二氧化碳。而“农业炭”在土壤中很稳定，其中的碳可以保持几百年的时间。这意味着，使用等量的“农业炭”和混合肥料，“农业炭”一次就可以顶上几十年，而混合肥料却要年年使用，这无疑会减少农民的支出。对于环境而言，由于不稳定的、易分解的碳被稳定的“农业炭”代替，土壤释放的二氧化碳量将大大减少。利用生物发电

后剩下的废渣作肥料，可以增加农作物产量，改善土壤的地力，减少温室气体。

日本是以大米为主食的国家，他们首先在稻田中进行了施用木炭的试验。稻田施用木炭后，提高了地温，土质得到改良，空气得到补充，微生物的活性有所提高，水稻的产量也大大提高。平均每个稻穗由未施用木炭的20g增加到28.3g，产量提高了42%。

1.2.2 经济作物方面

旱田中施用木炭适用一些高级蔬菜和水果类。施用木炭后可以提高土壤的保水性、透气性，并补充作物需要的矿物质和微量元素，促进土壤微生物的繁殖，提高作物的产量。如对香瓜的栽培试验，结果瓜秧粗壮，果实甘甜。一个秧结两个果，甜度增加2～3度。除此以外，还进行胡萝卜、白菜、油菜、西红柿、萝卜等的栽培试验，结果证明，施用木炭后都有增加产量、提高质量、减少病虫害的效果。日本岩手县山形村，天然香菇非常丰富。在那里人们利用木炭进行香菇增殖试验，为了利用木炭进行增殖试验，他们在整备后的林内植被上每1Om2做一个试验区，每平方米挖去lOcm表土，填上指头大小的木炭lL，上面再盖上3～5cm 的新土。在红松和杂木混交林内进行0.7hm2的香菇栽培试验，结果比对照区产量增长了20%。

日本在果园中对梨、桔、柿、枇杷、杏、桃、粟子以及苹果、葡萄等果树的栽培，成树的管理都进行了施用木炭和木醋液的试验，均收到了良好的效果。特别在对苹果树苗木栽培、嫁接、树势的恢复及果园管理上效果显著。如长野县果园中木炭施用区比对照区苗木树势旺盛、侧枝多、树干高而粗。并克服了由于化肥和农药带来的弊病。因此，人们期待着木炭和木醋液逐渐代替化肥和农药，在果园中发挥更大的作用。

茶是一种细根、水分含量较多的灌木。在茶园中施用木炭以后，茶树长势良好，立枯病减少，茶叶的无机成分增加，品昧优良，并提高了产量。如日本宫崎县在茶园中旖用木炭和鸡粪(比例为7：3)的混合肥料，结果使茶叶产量提高了5.3％。静岗县茶园每0.1hm2施用木炭200kg，一年后茶叶中的K、Pb和Mn等无机成分明显增加，茶树茎粗叶厚、味道清淡。

1.2.3 娱乐方面

随着人们生活水平的不断提高，高尔夫球运动发展的很快，高尔夫球爱好者