生物炭对土壤肥料的作用和未来解析

生物炭对土壤肥料的作用和未来解析

作者：刘芳芬

来源：《农家科技下旬刊》2015年第08期

摘要：生物炭的应用，能够有效提升土壤中有机碳的含量，对土壤的保水、保肥性能进行改善，减少养分的损失。通过将生物炭与肥料的相互结合，能够起到相互补充，促进作业的生长，增加产量的效果。本文结合生物炭的相关概念，分析了其对于土壤肥料的作用，并就其未来的研究方向进行了讨论和阐述。

关键词：生物炭；土壤肥料；作用；未来研究

近年来，伴随着可持续发展理念的不断深化，各种新的清洁能源资源得到开发，生物炭逐渐成为了农林、环境、能源等领域研究的重点，在废弃生物质利用、生物能源生产、肥料创新、温室气体减排中发挥着非常重要的作用，引起了相关研究人员的高度重视。

一、生物炭的相关概念

生物炭是指生物有机材料在无氧或者低氧环境中，经低温热裂解后产生的固体材料，可以是块状，也可以是粉状颗粒。在生物炭中，碳含量约在40%-75%，其余部分为矿物质和有机化合物，一般呈碱性，不易分解。

在生物炭中，富含有机碳，而且碳元素一般都是以稳定芳香环不规则叠层堆积的方式存在，其中的化学成分受生物有机材料种类和来源的影响，例如，以木本植物制作的生物炭碳含量高，矿质养分含量低；以秸秆等制作的生物炭碳含量低，矿质养分含量高。高温环境对于有机物的分解有着相应的促进作用，因此，原生物质中的含碳物质、低分子有机物等会随着温度的升高，热解损失增大，残留量降低，而生物炭中的固定碳含量、灰分、PH等则会随着热裂解温度的升高而提高。同时，生物炭的CEC与其表面积、羧基官能团密切相关，在一定的温度范围内，生物炭的表面积和CEC可以达到最大。因此，最大CEC生物炭的生产必须对热裂解温度进行相应的优化。与其他各种形式的炭相比，生物炭强调生物质原料来源以及在农业科学、环境科学中的应用，一般用于土壤肥力改良、大气碳库增汇减排以及受污染环境的修复，在社会可持续发展中发挥着非常重要的作用。

二、生物炭对土壤肥料的作用

1.对土壤有机质的作用

土壤有机质是评价土壤肥力的重要标准之一，在其他条件相同的情况下，土壤有机质含量越高，则表明土壤越肥沃。土壤有机质同时也是陆地生态系统中重要的碳汇，能够改善土壤团聚体，保持其稳定性，支持微生物活动。在实际应用中，尽管生物炭的化学结构与土壤有机质或者腐殖质存在着一定的差别，但是其在改良土壤性能的作用上是一致的。生物炭的存在，能

够有效提升土壤中有机碳的含量，提升的幅度主要取决于生物炭的稳定性和用量，而土壤有机碳含量的提高，能够推动土壤C/N比的提高，进而使得土壤对于氮磷钾等养分元素的吸持容量大大增加，配合相应的施肥，可以起到培肥土壤的效果。

2. 土壤化学性质

（1）酸碱度：在农作物生长中需要大量的肥料作为保障，因此合理的施肥能够有效促进农作物的生长增收，而土壤酸碱度则会在一定程度上阻碍农作物的生长，无论是酸度过大或者碱度过大，都会导致农作物的减产甚至死亡。应用生物炭，凭借其自身的物理结构和化学性质，能够有效缓解土壤酸碱度，因此，在将生物炭投入土壤中时，需要对其PH值进行相应的控制。在生物炭中，存在有无数的盐基离子，如钙、钾、钠等，这些盐基离子的存在，能够交换降低土壤中氢离子和交换性铝离子的水平，提升盐基离子在土壤中的饱和度，从而提高酸性土壤的PH值。不过，这种原理对于碱性土壤并没有显著的作用。高温热裂解得到的生物炭相比低温热裂解的生物炭而言，具有更少的酸性挥发物以及更多的灰分，PH值更高，因此，在对土壤酸性进行中和时，高温生物炭较石灰有着更好的应用效果。

（2）养分：生物炭能够产生正负电荷，这也就表明其不仅可以吸持有机质吸持的养分，同时也可以吸持有机质不吸持的磷素养分等。不过，这并不意味着生物炭对于养分的吸持是盲目的，实际上，生物炭对于NH4+、NO3-等有着相对更强的吸附作用。相关研究表明，生物炭对于养分吸附的选择性与其自身矿物质和种类及含量密切相关，通常富含钾离子、钙离子和镁离子的生物炭对于相应的养分元素基本不吸附。同时，热裂解温度同样会影响生物炭养分吸附的选择性。在实际应用中，考虑到生物炭原料及生产工艺对于产品性质的影响，不同类型的生物炭对于土壤化学性质的影响也存在很大的差异，农业技术人员应该通过对生物炭性质的合理设计，有选择性地对土壤的化学性质进行改善。

三、生物炭发展的未来研究

首先，从发展角度分析，对于生物炭的研究工作开始于上世纪九十年代，研究工作相对片面，缺乏对于生物炭结构和性质的针对性研究，或者研究实践较短，缺乏对于生物炭结构和性质的准确定义，以及对生物炭特征的系统性研究。对此，在今后的研究工作中，应该对生物炭进行明确的定义，制定相应的标准，同时加强对于其性质和特征的系统性研究。

其次，当前针对生物炭土壤改良性能的研究多是短期的研究结果，而且由于土壤类型、研究方法等的差异，结果存在着一些相互冲突的现象，影响了生物炭在农业生产中的应用。相关研究人员应该高度重视，制定出生物炭的农用标准。

然后，相关研究表明，作物对于生物炭使用量的反应存在着很大的差异，部分作物在低用量时有着显著的效果，但是高用量则会抑制作物的正常生长，也有部分作物在高用量时存在良好的效果。而与之相对的，当生物炭与肥料混合使用时，有着良好的互补作用或者说协同作

用，所表现出的都是正效应。因此，在生物炭农用领域，应该加快对于生物炭和肥料复合工艺的研究。

四、结语

综上所述，生物炭作为一种绿色有机材料，在能源、环境、农林等行业中有着非常重要的作用，受到了人们的广泛关注。作为一种优秀的土壤改良剂，生物炭能够增加土壤有机质含量，改良土壤盐碱地，起到培肥土壤的效果，应该得到农业技术人员的重视和深入研究。

参考文献：

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[2]唐萍.生物炭对土壤肥料的作用及未来研究[J].中国农业信息，2013，（9）：117.

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