生物炭对土壤肥料的作用

2019-02-21张生来

乡村科技 2019年7期

张生来

（怀宁县茶岭镇农业站，安徽怀宁 246127）

在社会经济发展的背景下，农业技术得到了不断创新，新型农业技术被广泛使用。土壤是农业生产的基础，但是经过长期利用，我国土地资源面临较严重的问题。其中，环境污染和资源匮乏等严重降低土壤的质量，制约了我国农业经济的发展。生物炭是一种功能多样的材料，是生物有机材料（生物质）在缺氧或绝氧环境中经高温热裂解后生成的固态产物。生物炭具有良好的碱性和吸附能力，将其运用于土壤中，可以提高土壤的质量，为农作物生产质量的提升提供支持。

1 生物炭

生物炭主要是指生物中的有机化合物，可以在含氧量较低的环境下经过系列低温处理裂解，形成固体生物炭。通过生物炭的使用，能为废气物的利用、生物能源的使用以及土地质量的改良等提供支持。生物炭通常由大部分碳、少量的矿物质及挥发性有机物组成。生物炭通常为碱性物质，其多孔性和表面积大的特点有效提高了碳的吸附能力和离子交换能力。将其运用于土壤改良中，可以逐渐提高土壤的肥力，从而提高作物产量，积极促进农业生产［1］。

2 生物炭对土壤肥料的作用

2.1 对有机物质的作用

土壤有机质是土壤肥力的重要指标之一，土壤有机质可以改善土壤结构。生物炭的应用可以提高土壤有机碳含量水平，其提高幅度取决于生物炭的用量及稳定性。土壤有机碳含量增高可提高土壤的碳氮比，从而促进土壤对氮素及其他养分元素吸收量，进而培肥土壤。研究发现，生物炭与其他肥料相比，在土壤肥料改良中具有明显优势，可以不断增强土壤的肥效。农作物生产中，为提高作物产量，不能一直使用土壤，而是应有一定时间的修养，通过修养可以使土壤中的腐殖物质增加。以往会通过免耕和堆肥的方法进行修养处理。这种处理技术不能实现对土壤肥料的真正改良。通过生物炭的使用，可以逐渐增加土壤中的碳含量，提高土壤有机物质使用的稳定性。因此，生物炭成为现代农业中较为重要的有机肥料［2］。

2.2 物理性质的作用

由于生物炭存在多孔的特点，空隙与空隙之间的距离较大，亲水性较强。结合以上优势将生物炭运用于土壤中，可以达到疏松土壤、降低土壤硬度的效果，逐渐改善土壤性能，为作物的生长和产量的提升提供支持。此外，将生物炭运用于土壤中，可以调节土壤的渗水性，使土壤得到充分浸润，保证土壤水分的饱和状态，可以使土壤中水分的作用得到充分发挥，并逐渐实现软化土壤的目的，进而使土壤的肥料得到充分发挥，提高作物产量。另外，生物炭的应用，可以实现对重金属污染的改良。首先，由于生物炭具有较大表面积和微孔结构，当生物炭粒径越小、表面积越大时，其吸附能力越强。当生物炭具有微小空隙时，表面存在大量的负电荷，可以通过吸附作用实现对土壤重金属污染的有效处理。其次，生物炭的表面含有大量的氧官能团，在静电作用和离子作用下，可以通过扩散作用吸附重金属离子，有效降低土壤污染的风险，提高重金属污染控制的有效性。最后，生物炭可以促进重金属形态发生转变。一是土壤pH值的影响。生物炭的pH值为碱性，通过生物炭的融合，土壤pH值可以得到显著提升，从而有效改变重金属的形态。二是土壤有机物质的影响。有机物中通常含有多种官能团，对重金属具有较强的吸附能力，因此利用有机物质，可以形成一种重金属固化状态，降低重金属毒性。三是重金属形态变化的影响。当土壤中的交换态、水溶态以及有机组合重金属危害性较大时，通过生物炭的使用可以增加土壤中的pH值，破坏土壤中的残渣液态金属，实现重金属土壤的有效改良［3］。

2.3 化学性质的作用

生物炭化学性质的作用具体体现在以下3个方面。首先，由于土壤中的化学性质通常体现在酸碱度和养分上，将生物炭加工成碱性物质，并将其运用于土壤中，能将生物炭中的盐基离子和土壤中的氢离子进行交换，通过系列化学反应使土壤中的pH值提升，达到土壤酸碱性中和的目的。其次，生物炭可以产生正负电荷。这些电荷可以对土壤有机物进行吸附，以全面提高土壤的养分。最后，若将动物粪便分解成生物炭，其蕴含的矿物质十分丰富。当这类生物炭在土壤中分解时，可以使土壤中的氮、磷及钾不断增加，有效提高土壤肥力。

2.4 作物效应分析

人们在日常生活中会通过多种手段进行土壤肥料的改良，其核心目的是提高作物产量。生物炭的使用，可以积极促进作物生长和提高产量。例如，生物炭可以促进茶树、紫荆树的生长，而且会提高豇豆、玉米以及水稻等作物的产量。具体的作物效应体现在以下两个方面。首先，对于一些含挥发物质的生物炭，会抑制作物的生长。其次，在土壤中合理使用生物炭，可以积极促进作物生长。例如，将生物炭利用在生产水稻的土壤中，会对土壤碳、磷等物质产生显著影响，从而逐渐提高水稻的产量［4］。

3 生物炭技术的发展

分析生物炭使用状况发现，生物炭出现后，由于技术限制，生物炭的相关技术并没有得到充分发挥，影响了生物炭的使用性能。因此，在未来生物炭研究及发展中，应该结合土壤的基本特点进行生物炭使用方法的分析，通过技术、资金以及研究方法的创新，执行有效的研究方法，以提高生物炭使用的有效性，使生物炭在土壤肥料改良中的价值得到充分发挥［5］。