生物炭对土壤肥料的作用及未来研究

张娟 吴丹丹

【摘   要】 随着社会经济的飞速发展，农业技术也得到了长远的发展，对于新型农业先进农业技术的需求成为了现代农业发展的特色。尤其是其中的生物炭在土壤肥料中的应用，因为其独特的作用属性，在不断的深入探索过程中得到了现代农业的认可，本文作者通过生物炭的实际应用情况，阐述了生物炭对于土壤肥料发展的作用和对于现代农业的影响，并对生物炭土壤肥料发展的未来提出了自己独特的看法。

【关键词】 生物炭;土壤肥料;实际应用;思考总结

中图分类号：TQ440.2+2            文献识别码：A               文章编号：2096-1073（2020）12-0029-31

[Abstract]  With the rapid development of social economy， agricultural technology has also been developed in the long run， and the demand for new agricultural advanced agricultural technology has become the characteristic of modern agricultural development. especially the application of biochar in soil fertilizer， because of its unique role attributes， has been recognized by modern agriculture in the process of continuous in-depth exploration. through the practical application of biochar， the author expounds the effect of biochar on soil fertilizer development and on modern agriculture， and puts forward his own unique views on the future of biochar soil fertilizer development.

[Key words] biochar; soil fertilizer; practical application; thinking summary

生物炭在今年來的发展过程中，通过不断的改良和尝试，通过废弃生物质的有效利用，对于许多农业生产问题提出了可行性的解决方案。国内在生物炭的应用方面起步较晚，在这个过程中需要不断的吸收国外先进经验，对于生物炭的应用和探索给予更多的重视，通过实验和分析总结出适合本国国情的使用方法。通过对于生物炭在土壤肥料作用的研究和探索，对于其未来发展指明道路，对于现代农业生产模式有着重要的指导作用。

1  生物炭的概念论述

生物炭是生物有机材料在无氧或者低氧的环境中，通过低温热裂解的作用所形成的产物。在以前的农业生产过程中，生物炭的重要形式是木竹炭，表现块状或者是颗粒状的形式，生物炭不仅仅含有大量的碳，其中还有一些矿物质和有机化合物，很难被微生物所分解消耗[1]。生物炭有着强大的吸附性，主要是因为其本身的羧基基团所产生的作用，再加上多孔性和表面积大等特征，在应用的过程中存在着大量的离子交换量。生物炭含有大量的有机碳，其化学成分主要由生物质种的来源而决定，比如在生产生活中特别常见的木材、秸秆、人畜排泄物。在植物生物炭中通常矿物质养分较低，而含碳量较高，在厩肥秸秆中，通常含碳量不如植物生物炭，但是矿物养分的含量则高出许多。由于生物炭在制作的过程中需要热裂解温这个步骤，在这个过程中大量生物质的碳含量、有机物含量、含氮量都一定程度的被减少，因为在高温的环境下，有机物的分解速度加快，造成了残留量低的现象，在这个过程中形成大量的灰分，灰分是燃烧残留的大量矿物质。生物炭在我国有着很好的发展前景，例如上海等城市现在对于生物炭的应用主要集中在化妆品行业和建筑工程行业，因为我国在生物炭研究方面起步较晚，在农业方面对于生物炭的应用还存在着一些不足，需要在这个过程中不断的吸取外国先进的经验，提升生物炭在土壤肥料方面的作用。

2  生物炭对于土壤肥料的作用

2.1  生物炭对于土壤的作用

土壤中有机质的含量是检查土壤质量的重要指标，有机质可以有效的改善土壤的团聚性和稳定性，保证土壤在种植过程中的水分渗透和养料的高效吸收，生物炭的化学结构和传统的有机质或者土壤腐殖质有所不同，但是同样具有调节改良土壤的能力，在农业生产的活动中，需要生物炭能够保证稳定大量的使用，对于提高土壤的含氮量有着重要的作用，帮助土壤更好的吸收所施肥料。在生物炭的研究使用过程中，有一些观点表明，生物炭会引起土壤有机质的损失，但是通过实际试验表明，生物炭的应用所造成的有机质损失远远低于绿肥，而且生物炭相对于绿肥而言有着更好的稳定性。秸秆或者绿肥在实际的施用过程中，随着时间的推移销耗过快，在6-9年间土壤的腐殖质转化率极低，但是生物炭的表现稳定，相对于传统材料而言更加高效的提供了土壤所需的有机材料，虽然生物炭与有机质或者腐殖质的成分不同，在发展的过程中也要重视有机质和腐殖质的肥力作用，生物炭的主要作用在于对土壤进行分段调节，在改良土壤的过程中要注意进行免耕处理，而且生物炭的使用和操作相对复杂一些，需要相关工作人员在实际应用中根据土壤的特性进行密切观察，避免产生一些不良反应对土壤的破坏。例如上海的土壤特性就需要格外注意，上海的耕地质量不断下降，土壤理化性状、肥力较差，大量的金属元素在其中沉积，受污染的情况也十分严重，受施入土壤中的固体物质影响。在土壤的理化性方面，生物炭对于土壤疏通作用十分明显，提高了农业产量和质量，并且影响到微生物的存在，帮助微生物提高了土壤的软化性[2]。土壤本身的多样性给生物炭的使用带来了一定的难度，土壤的酸性和在土壤工作的过程中起到重要的中和作用，生物炭与土壤肥料因为矿物质含量的影响，两者差异较大，这也是现在的科研人员工作的方向，通过科学技术的不断发展，缩短两者的差异性，并且让生物炭能够在农业中取得更大的发展，相关的工作人员在实际的工作中不能只着眼于生物炭的作用，对于农家肥也要给予相应的重视程度，对于土壤质量的改善工作有着重要的作用。

2.2  生物炭对于土壤物理性质和化学性质的影响

生物炭在长时间的应用过程中，在改良土壤方面要根据土壤的实际情况，尤其是土壤的物理性质。在实验的过程中，生物炭对于壤土、粘质土的持水量影响不是很显著，在这个过程中，起决定性作用的是生物炭和土壤表面积谁大，如果是生物炭的表面积大，由于生物炭本身极强的亲水性，能够有效的提高粘土的持水量，生物炭的表面积主要由孔隙度和颗粒大小所决定，这些因素直接影响到生物炭的吸水性，由于新鲜的生物炭有一定的疏水性现象，刚刚进入土壤当中对于土壤持水性不能进行很好的提高，但是随着时间的推移，生物炭通过氧化作用亲水性会不断的增强，然后直接作用于土壤当中，并且能够加深土壤的颜色，增加土壤本身的吸热性，提高土壤温度，营造一个适合微生物生活的环境。生物炭对于土壤的化学性质的影响，主要是通过对于土壤酸碱度的调节，生物炭在施用的过程中，会产生大量的粒子形成化学反应，对于调节土壤的PH值有着重要的作用，就土壤本身来看，们对于土壤的情况能够进行改善和有机物之间的关联十分密切，生物炭在这个过程中能够有效的提升土壤的养料吸收，在现在农业发展的过程中，动物粪便等肥料的使用情况对于生态环境的影响较小，不会造成环境污染的现象，生物炭在和粪便进行充分接触之后，完成相应的化学反應，对于土壤的优化作用会提升更高。生物炭本身的酸碱程度主要是由原料和生产工艺所决定的，由于大多数的生物炭都显碱性，可以很好的对土壤进行调节，碱性土壤本身对于作物的生长就有帮助，在生物炭的化学反应过程中，会产生大量的电子，能够提升土壤对于有机物的吸附能力，起到增肥的作用。生物炭在使用的过程中，不仅仅能够从有机质、物理方面、化学方面，对于土壤进行优化作用，而其生物炭能够增加土壤的孔隙型，给微生物的存活提供了良好的环境，增加微生物的活性，对于全方位改良土壤起到了重要的作用，生物炭的具体施用方式还需要相关的科研人员进行研究并深入探索，针对于不同的土壤属性，提出不同的解决方案。

3  生物炭的肥效作用

3.1  生物炭本身对作物的影响

生物炭对于很多种类的农作物都有着生长促进作用，在这方面的影响主要来源于生物炭的类型和用量。如果单施生物炭对于作物的生长促进作用主要针对于土壤贫瘠的地区，例如在上海土壤实验过程中，生物炭的使用极大的降低了土壤养分的流失，提高了作物对于土壤肥料的吸收能力，通过生物炭加上肥料的完美组合，对于作物的生长和质量产生根本影响，生物炭在实验的过程中，对于氮肥和磷肥的吸收效果改良明显，提高了作物对于这两种肥料的吸收效率，生物炭能够延长肥料的释放期限，降低肥力的流失，提高作物对于养料的吸收。而且通过肥料的配合，能够最大程度降低生物炭养料不足的缺陷，因为生物炭本身的调节作用大过养料作用，需要相应的肥料进行配合，然后根据作物的营养特性来进行筛选[3]。生物炭的实际用量，在现阶段的发展情况来看，还没有一个固定的说法，需要通过不同土壤，不同作物的判断，根据种植过程中的实际需求来应对，在未来的发展中，需要通过大量的实验和研究，总结出生物炭和肥料最有效的配合方式，通过科学技术的手段来填平两者之间的差异，在之制作工艺和使用工艺方面，也有着极大的提高空间，这些问题需要在未来的研究过程中得到解决，对于生物炭在农业方面的应用有着重要的意义和作用。

3.2  生物炭的肥效机理

生物炭本身的矿物质含量不高，直接能供给作物的营养有限，在一般情况下，生物炭对于作物的主要功效来源于对土壤的物理、化学、微生物方面的调节，而不是直接的用于增加作物所需营养。通过生物炭的作用能够提升作物对于肥料的吸收，降低养料流失的现象，尤其是对于酸性土壤，生物炭的作用十分明显，通过对于土壤PH值的调节，能够对土壤养分进行有效的保护[4]。但是由于一些条件的限制，许多的材料有着不可再生性，但是生物质是能够再生的，可以不断的进行循环使用，而且根据生物炭的土壤改良作用，能够延缓养料在土壤中的释放，有益于作物的吸收和生长，而且生物炭对于环境有着很大的保护作用，在生产的过程中降低环境的压力，并且解决了许多环境问题，通过生物炭技术的不断推广和发展，能够将许多废弃的生物质进行有效利用，生物炭本身有着强大的固碳性，对于温室效应的改善效果显著，通过废弃生物质的热裂转化为生物炭，能够获得更多的附件产品，例如生物油等，大力发展生物炭的技术是现代农业发展的重要诉求，是响应国家的可持续发展战略方针的举措，一举多得。

4  生物炭的未来研究

4.1  从发展历史来研究

从历史的角度来看，生物炭的研究基础较弱，对于其结构和整体性质的探索还需要进一步的发展和研究，虽然现在已经取得了一定的成果，但是从整体来说，相关的报道还是相对零散，没有形成系统的研究成果，在未来的研究过程中，需要对生物炭进行性质和特异的具体研究，制定出清晰的生物炭相关定义和准则。生物炭作为土壤改良过程中的重要元素，虽然在改良方面和肥料的释放方面作用明显，但是都比较片面的研究成果，大多数停留在实验室和温室当中，用科学的眼光严谨的看待有关问题，将土壤因素、人为因素和环境因素进行全面的考虑和分析，没有系统的生物炭农业实用标准，对于生物炭在农业方面的实际操作是一定的阻碍，是未来的发展过程中迫切需要解决的问题。

4.2  从研究成果来看发展

对于生物炭的认知程度主要来源于实验室的研究成果，从实验室的角度来说，相关的理论有着一些局限性，短期的成果参考价值有限，在农业的实际使用过程中，生物炭对于土壤的调节效果是不是具有长期性的可靠数据，在田间的实验长度需要加强，从实地来观察生物对于土壤物理、化学、微生物等方面的影响，还有对于肥力的释放控制方面有没有长时间的数据作为理论支撑，对于环境的保护作用是否像实验效果那么显著[5]。尤其是生物炭的用量方面，在没有明确的用量方案时，生物炭在低用量的情况下就是效果显著，在高用量的情况下效果就不是很明显，这样矛盾点有没有具体的解决方案，在用量上有没有一个合理化的科学建议，在生物炭和肥料的相互作用中，正面效果展现的比较多，双方都是和谐共处，发挥的效果也是互补，在实际的应用过程中，会不会发生相互争夺养料的现象，在生物炭的实际应用过程中，对于肥效效果一直被许多科研人员所怀疑，这些问题都是源自对于生物炭的许多认知都是源自于实验室的数据，缺乏长期的田间实验。在针对于生物炭的研究，需要更加全面系统的研究方式，为生物炭的理论发展提供科学数据的支撑，对于生物炭在农业方面的实际应用有着重要的意义，对于生物炭本身而言，通过详细的实际数据，也能够对于自身的应用找到新的出路，对于人类社会的发展有着更好的推动作用。

5  结束语

对于生物炭对于土壤肥料的作用进行全面深刻的研究，对于现代农业的发展有着重要的作用。针对于实际国情，在生物炭的应用方面还存在这一些不足，需要相关工作人员进一步的完善和探索，在农业生产方面，生物炭不仅仅能够推动农业生产模式的优化，还解决了在生产中所产生的资源环境问题，在农业技术不断发展和完善的过程中扮演了非常重要的角色，对于生物炭的研究是现代农业发展的实际需求，有着重要的意义。

参考文献：

[1] 勾芒芒， 屈忠义. 生物炭对改善土壤理化性质及作物产量影        响的研究进展[J]. 中国土壤与肥料， 2013，（005）：1-5.

[2] 罗德花. 生物炭对土壤肥料的作用及未来研究[J]. 农家参谋，       2018， 579（07）：3-3.

[3] 郭宏霞. 关于生物炭对土壤肥料的作用及未来研究[J]. 农民        致富之友， 2019， 599（06）：134.

[4] 张 伟. 论述生物炭对土壤肥料作用及未来发展[J]. 科学技术       创新， 2015， （024）：264-264.

[5] 王名林， 胡承庚. 论生物炭对土壤肥料的作用及未来[J]. 农家      科技， 2019， （008）：286.

[6] 赵震虎，李亚军，那 伟，马 巍，李忠和，李 平，祝延立，刘洪亮.      高寒地区不同耕作年限的土壤肥力质量评价[J]. 西南民族大      学学报（自然科学版） 2020，46（05），441-447.

（编辑：李丹）