利用生物炭改良土壤的探析

游剑锋

摘 要：文章主要研究生物炭对改良土壤所起到的作用，先是对生物炭进行定义分析，并总结其性质；然后从三方面研究阐述生物炭对改良土壤的作用，一是生物炭对土壤物理性质的作用影响，二是生物炭对土壤化学性质的作用影响，三是生物炭对土壤微生物的作用和影响；最后进行全文总结。

关键词：生物炭；土壤；作用

对于黑炭在农业生产应用问题，早在十九世纪，亚马逊人就已经进行了相关研究和实践，目的在于提升作物产量，并维持作物的长期性生存。研究结果显示，黑炭作用下的土壤，其有机质含量要明显高于其他土壤，最高达到了七十倍之多。而黑炭化学以及生物性能都较为稳定，在土壤中可以保持长时间的作用。

现如今，整个地球都已经受到了很大影响，世界各国都开始重视“碳减排”。农业是极为重要的陆地生态系统，其缓解能力和潜力都不可估量，全球农业减排的绝大多数都是来自土壤二氧化碳的释放，也就是固定土壤碳。现代农田耕种，把秸秆进行燃烧，期间就会流失大量的有机养分，还会生成很多的温室气体以及烟尘，严重污染环境，并造成大量的资源浪费。生物炭芳香结构较为稳定，并具有长时间性固定土壤中的碳素成分作用。生物炭从有机废弃物中来，能够有效缓解上述所提及的资源浪费以及环境污染问题，有效利用了废弃物，以收到双重减排效果。所以，生物炭的应用已经受到了相关研究者的关注和重视，对于其在土壤改良方面的作用研究也越来越多。笔者将主要从生物炭对于土壤改良问题进行研究，成果报告如下。

一、生物炭概念

作为黑炭的一种，生物炭被称为“黑色黄金”，即利用专用的炭化设备将有机材料在厌氧条件下高温炭化所产生的物质。根据相关研究者的结论，生物体为黑炭的重要构成，由此可见，生物炭包含有各种类型，比如木炭、烧焦炭、地质炭等。其构成成分主要有芳香類物质以及单质碳等，含碳量超过了60%，另外还含有各种微量元素，比如氢、氧、硫等。其比表面积和孔隙度都非常大，还难以溶解。

二、生物炭对土壤物理性质的改良作用

生物炭的特点之一就是疏松多孔，对于土壤来说，能够改善其孔隙度、容重、团聚体分布等物理性质，由此来改善其空气以及水分情况。有相关研究者对这个方面进行了研究，于粉砂土壤中施用一定量的生物炭，土壤容重度下降。添加一定量的生物炭，土壤保水率和透水率都得到了一定程度的提高，和珍珠岩以及蛭石相比，在土壤板结治理效果方面，存有较为明显的优势。另外，生物炭还能有效改善土壤温度，在生物炭作用下，土壤孟塞尔色度值和生物炭用量呈现正比递增关系，低含水量生物炭会让土壤温度大幅提升。

三、生物炭对土壤化学性质的改良作用

1.生物炭对土壤PH值的作用

从酸碱性来看，生物炭呈现碱性，酸碱值为7至12这个范围内，另外，生物炭含有很多灰分元素，比如K等，这些灰分元素基本都处于可溶性状态，由此可以很好地改善酸性土壤，提高其盐基饱和度，还能明显提升土壤的阳离子交换能力。在改良酸性土壤作用上，主要看生物炭的碱度如何，不过，和其形成过程中的碳酸盐、有机酸根的形成也有某种程度上的联系。

2.生物炭对土壤氮素的作用

在作物产量影响因素方面，氮素所发挥的作用不可小视，所以氮素在农业生产中的应用也非常广泛。人们常见的就是氮素肥，但是，过量食用氮素肥已经引起了很大的环境问题，比如地下水污染，还严重破坏了土壤平衡性。在氮素肥利用过程中，其流失现象也较为严重，因此，对于氮素肥的利用需要提升其利用率。相关研究显示，生物炭可以有效提升土壤的氮利用率，能很好地促进接种根瘤菌大豆的生物固氮作用。

3.生物炭对土壤磷素的作用

生物炭的使用可以有效增强土壤中磷的作用，相关研究显示，低磷土壤中，添加生物炭能够有效提高磷的有效性，由此，农作物的产量得以提升。还有研究显示土壤磷的有效性还会表现在生物炭阴离子交换量和磷素之间的相互作用情况。生物炭在改变土壤酸碱值来吸附土壤中的金属离子并使之固定下来，磷的沉淀作用降低，土壤的碱性金属氧化物得以增加，相应的土壤溶液中的可溶性铝也会减少。不过，就现阶段研究结果来看，施用生物炭对可溶性和难溶性磷之间的转换机理还不清楚，只是进行了三种可能性推测。一是生物炭增加了土壤中可溶性磷酸盐含量，二是调节土壤酸碱值，释放难溶性磷，三是提高土壤中微生物活性，进而提高磷的矿化性作用。

四、生物炭对土壤微生物的作用

土壤微生物是土壤生态系统中巨大的原动力，也是生物圈的重要成员之一。在有机物矿化分解、养分循环以及转换、生物多样性、生态系统功能等方面，土壤微生物所发挥的作用非常重要，参与了整个土壤生命过程。土壤微生物的结构、数量合理性和适度性直接影响着土壤养分和其有效性。

亚马逊的黑土就是生物炭的最早来源，相关研究者对黑土进行了研究，显示亚马逊流域中的土壤生物化学特性以及生态环境孕育了各种类型的生物群，黑土所含的分类单元众多，细菌种类要明显多于原始森林土壤。相关研究显示，生物炭能够促进细菌的生长，还能够改变土壤所含真菌群落的结构以及活性。不过，不同种类的真菌所作出的反应会有所不同。生物炭主要就是因为其保持原材料的微孔结构，使得微生物能够有较为成分的栖息地和繁殖空间，微生物之间的竞争也不会那么激烈，还保证了丰富的碳源和其他所需营养成分，由此，微生物的繁衍生息就十分顺利。正是这种微孔结构，生物炭的融通性也非常好，能够有效留住水分与空气，这也给微生物的繁殖生长提供了必要条件。

五、结语

综上所述，从多角度多方面来看，生物炭对于土壤的改良作用明显，是土壤的改良剂，是土壤的调节剂。不过，现在因为经济等各方面的影响，生物炭尚未得到广泛应用，另外，其对于土壤改善机制还不十分清楚明确，研究还需要深入化。而且，生物炭的施用效果还受到地域气候、土壤性质等各方面的复杂影响。所以，今后需要对此课题进行更为深入性研究，明确其施用效果，加强生物炭加工技术研究，以充分发挥其在农业生产中的应用。

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