高红霞　张锦霞　王艳玲

摘 要：生物炭是指生物体、或者有机质等物质在厌氧环境下经过长时间的低温热裂解而形成的固体物质。在土壤中施用生物炭可以有效提升土壤肥力，保水保肥。本文介绍了生物炭的概念及属性，并分析了生物炭对土壤肥料的效应，并指出了未来生物炭的研究方向，旨在为生物炭的研究及发展提供一些参考。

关键词：生物炭；土壤；肥料

中图分类号：S141 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132008

1 生物炭的概念与属性

生物炭是指生物体、或者有机质等物质在厌氧环境下经过长时间的低温热裂解而形成的固体物质。在常规的生产环境中生产而成的炭多数形状为块状或者颗粒状，生活中较为常见的有竹炭。而经过现代工艺技术生产而成的生物炭形状是粉状颗粒。生物炭的含碳量多为40%～75%之间，除此之外还含有部分矿物质等。生物炭的酸碱性通常表现为碱性，较难分解。生物炭有一个非常明显的特征便是其巨大的吸附能力，这主要是由于生物炭的表面积所导致。生物炭中的有机碳含量十分丰富，且随着不同含量成分变化生物炭有较大变化。例如常见的秸秆、禾本作物等等。生物炭含量较高的一般是木质化程度较高的。而秸秆的生物炭含量则相对较低。生物炭与矿物质含量呈现出负相关的关系。生物炭的形成与温度关系较大，在其形成过程中温度的高低将会直接影响到对有机物的分解程度，温度低含碳物质、分子量较小的有机物等含量就会偏高。

2 生物炭对土壤肥料的效应

2.1 生物炭对土壤有机质的作用

从现阶段国内外的研究结果来看，生物炭对于土壤的改善效果较为明显，在很大程度上可以提高土壤本身的肥力。从土壤本身的结构包含物质角度来看，它无法对栽植其上的作物持续的提供生长所需的营养物质，这主要是因为其需要修养，通过一段时间的修养之后其内部腐殖质的含量会得到提升，过去很多农户的种植方式为免耕及堆肥。他们忽略了一个较为重要的问题就是肥料本身是会挥发的，堆放的时间与挥发程度呈正相关关系，所以这样一来对土壤改善的效用则是十分有限的，同时堆肥也不可能全部转化为腐殖质，很明显这样的做法是不科学也不合理的。反观生物炭它在土壤中的损失相比较而言则占比十分的少，所以它可以有效的提升土壤中碳的比例。相比于其他而言则是效用非常好的有机物质肥料。同其他肥料对于土壤作用有很大的不同。所以在使用生物炭的过程中还需要搭配其他作用的方式的肥料。

2.2 生物炭对土壤的理化性质的作用

生物炭表面积巨大，且多孔、亲水，不同孔之间的孔距也相对较大，因此生物炭的间隙与其他相比属于较大的一类。从生物炭的属性不难看出其对土壤的疏松作用，防止土壤的板结。有资料报道施用生物炭的土壤与未施用的土壤相比前者的渗水速度要远远滞后于后者，所以在一定范围内长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还可以提高微生物活性，微生物活性的提高有利于分解土壤，也就更有利于人类耕种。从土壤的化学性质主要是指其酸碱度及内含物。尽管目前的研究并没有完全的对其生物特性有全面的认识，但是可以肯定的是生物炭的应用可以提高土壤中有机离子同H+的交换作用。常规条件下，生物炭本身的矿物质含量相对是较低的，所以其效果与普通肥料相比较而言是存在一定差距的。然而动物粪便包括家畜等的均可以将其内含的物质充分的分解，以此来提高矿物质在土壤中的有效含量。由此可以看出生物炭与其他肥料配合使用可以有效的提高土壤中的H+、PO4-2、及K+的含量从而提高土壤的肥力。

2.3 生物炭的作物效应

由于生物炭的属性作用于土壤有提高土壤肥力的效应，使用它的主要目的也是为了种植的农作物可以实现高产，所以对其进行深入的研究是非常有必要的。经对相关资料的查阅可以发现，生物炭可以提高作物产量主要是因为其可以长效保持土壤中的养分，减缓损失速度。而生物炭发挥这样的作用并不是其一种物质的作用，而是在其他肥料的协同作用下实现的。

3 未来研究

以往的专家更侧重于对竹炭和木炭的深入研究，且得到了较为丰富的研究结果。而生物炭较之研究相对薄弱，特别是国内的研究还处于初级阶段，很多地方没有涉及。因此，对于其深层次的功能或者效用并没有完全进行挖掘，如何使用还有很多疑问存在。此外，含生物炭的物质有很多，且分子较为复杂，结构多样，这也为其深入研究带来了一定的阻碍。今后，应当着重对生物炭的种类进行划分，有计划的、有目的的进行深入研究。特别是对家畜粪便分解成的生物炭進行重点研究。

目前对于生物炭的很多研究不具备广泛性，因此造成很多结果不具有普遍适用性。以往的研究中并没有对其如何使用进行明确规定，也没有对其影响效果的因素进行分析，因此今后的研究应当全面考虑，更注重在田间农作物上的效果。

目前对于生物炭的有益效果几乎都是未经实际种植中生物炭对作物、土壤等长期影响总结测算的结果，很多都是短期实验室土柱淋洗、土壤培养及土壤水分特征曲线测定评价而提出的。而实验室和田间的环境、温度等都是区别很大的，所以有计划的、有目的的对生物炭与土壤、环境相互作用研究才是今后研究的主要方向之一。

生物炭的用量多少决定因素应当是土壤是否对此有较大、较好反映。从目前的研究结果来看，生物炭在不同作物或者相同作物不同用量上的表现差异较为明显。有的呈正相关有的呈负相关，这一现象有待于进一步实验进行研究。