高敬尧++王宏燕++许毛毛++代琳++冯露++袁佳慧++徐红涛++孙岩++吴艳伟

摘要：在高温条件下（通常<700 ℃），通过限氧或完全缺氧对生物质原料进行热裂解和炭化所产生的一类含碳丰富的固态稳定物质称为生物炭。生物炭因其灰分中含有一定比例的矿质元素如钾、钙、钠、镁、硅等，它们以氧化物或碳酸盐形式存在，溶于水后呈碱性，所以生物炭普遍呈碱性；生物炭表面含有大量的—COOH、—COH、—OH等含氧官能团，丰富的含氧官能团易使生物炭表面产生大量负电荷，进而提高阳离子交换量（CEC）；生物炭巨大的比表面积和丰富的孔隙结构有助于增强土壤持水、透气、保肥的能力，提高土壤对于易淋失养分元素和重金属污染物的吸附能力，具有提高肥料利用率、修复污染土壤的作用；生物炭还有助于促进土壤团聚体的形成，增加土壤水稳性团聚体数量；生物炭发达的多孔结构有助于降低土壤体积、质量，具有改善土壤物理性状的作用，同时对促进作物根系的生长发育、为土壤微生物提供栖息环境和生存空间、提高作物产量均有一定的效果。从生物炭的特性及制备影响因素、对土壤理化性质的影响、作物的生长发育及养分的吸收利用以及对污染土壤的修复和改良等方面进行阐述，并提出未来生物炭在农业等方面的应用，以期为相关领域学者提供借鉴和参考。

关键词：生物炭；农田土壤；土壤性质；作物生长；土壤改良；污染土壤修复

中图分类号： S156.2文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）10-0010-06

收稿日期：2016-04-06

基金项目：黑龙江省科技计划（编号：GA10B502）；东北农业大学博士后科研基金（编号：2012RCB95）。

[JP2]作者简介：高敬尧（1990—），女，黑龙江齐齐哈尔人，硕士研究生，研究方向为农业生态学及土壤改良。E-mail：1069592819@qq.com。

通信作者：王宏燕，博士，教授，主要从事生物质炭相关研究。E-mail：why220@126.com。

[ZK）]

有一种肥料对于提高极其贫瘠的土壤肥力具有显著的作用，它广泛并长期被生活在巴西亚马逊流域的人们使用，被称为亚马逊黑土（Terra Preta）[1]。这种肥料具有含碳丰富、pH值较高等特点，其土壤氮、磷等肥力的含量是周边其他类型土壤的3倍左右；农作物产量也是周边其他类型土壤作物产量的2倍左右[2]；这类土壤中微生物的活性也比附近其他土壤中高得多。

经过现代学者的研究发现，这种黑土是长期生活在亚马逊流域的人们为了增加土壤肥力而人为制造的，是目前亚马逊流域乃至全球土质最优良和肥沃的土壤之一。它是将不同生物质（biomass）原料经焚烧过后施入土壤，导致土壤呈黑色，这类土壤的主要成分是生物炭（biochar）。生物炭是指将生物质原料（农作物秸秆、木材、畜禽粪便、生活垃圾等）在限氧或缺氧条件下，经高温热裂解所产生的一类高度芳香化、含碳丰富、稳定的固态物质[3]。

生物炭被学术界广为关注源于对全球气候变化的研究，因为生物炭具有高度芳香化的结构，使其具有极高的稳定性而长期存在于土壤中，因此可以通过土壤吸收大气中的碳并将其以生物炭的形式固定于土壤中，从而减少和降低因CO2引起的温室效应。……