生物炭对土壤肥料的作用及发展研究

2022-06-01马仲文

种子科技 2022年8期

马仲文

摘要：随着社会经济的高速发展以及城市化建设的持续深入，社会已经进入到了全新的发展阶段中，对农业技术的发展起到了良好的促进作用。在全新的农业发展中，对于各类先进农业技术的需求已经成为了重点，尤其是生物炭，由于其自身较为独特的作用属性，使其在土壤肥料中起到了十分重要的作用，在不断探索的过程中，更是获得了现代农业的认可。文章对生物炭的基本概述加以明确，对其在土壤肥料产生的作用展开深入分析，在此基础上，提出生物炭未来的主要发展趋势。

关键词：生物炭;土壤肥料;主要作用;未来发展

文章编号：1005-2690（2022）08-0094-03 中国图书分类号：S158 文献标志码：B

在近年来的发展进程中，生物炭已经得到了全方位的改良优化，通过对各类废弃生物质的高效应用，对于许多传统的农业生产问题提出了全新的解决方案。我国在生物炭的研究与应用等方面起步比较晚，在这一过程中不仅需要吸收世界经济发达国家的先进经验，还应当有效结合我国的实际情况，对于生物炭的探索与应用加以重视，通过试验分析的方式找寻出更加合理的生物炭使用方式。同时，深入探索生物炭在土壤肥料中的作用，对完善现代化农业生产模式的发展，以及未来发展情况等起到了十分重要的指导作用。

1 生物炭的基本概述

生物炭所指的是在缺氧条件下，针对生物质展开高温处理，确保生物质当中所蕴含的油和气能够全面燃烧，剩余下来的物质就是生物炭。生物炭基本属于纯碳，在埋到地下环境后甚至可以几千年不消失，相当于将碳封存到土壤中進行保存。而大部分科学家认为，采用生物炭所捕捉到的碳元素有着极高的稳定性，将其封存在地下后，可以让土壤变得更加肥沃，同时，生物炭还可以大幅度降低甲烷以及二氧化氮等温室气体的整体排放量。

生物炭在本质上属于一种经过高温裂解处理过后所形成的生物质，在这种裂解过程当中，不仅能够产生可以进行能源生产的气体，还可以生成木炭，将这部分木炭埋入地下时，整个过程呈现出碳负性。

在近年来的研究过程中可以看出，生物炭的应用可以有效提高农业的生产率，降低对于各类碳密集肥料的需求。生物炭中的孔洞结构，也有利于各种高营养物质以及微生物的聚集，在保证土壤肥沃的同时，还能够更好地促进农作物生长，使得农业具备可持续发展的特征。而生物炭之所以能够起到促进农业发展的作用，是由于生物炭能够将碳锁定在生物群内部，并非将其直接排放到空气当中。

从物质特性的角度来看，生物炭形成的关键在于采用化学反应的技术手段进一步改变生物质原本的成分与结构，生成与纯净木炭较为类似的物质。相对于竹炭等类型的纯炭物质来说，生物炭内部具备较高比例的活性矿物质与活性有机质，这也客观决定了生物炭能够改变土壤的元素成分[1]。

2 生物炭对于土壤肥料的作用

2.1 优化土壤的理化性质

土壤中的化学性质主要涉及到了pH值以及养分两部分内容，而在物理性质方面则表现为土壤软硬程度、含水率以及土壤孔隙度等指标内容。在部分特殊地区中，农作物种植土壤在没有得到完善优化之前，土壤的物理性质与化学性质都很难达到标准。因此，为了保证土壤自身的理化性质能够得到最大程度的改良优化，技术人员必须正确利用生物炭，并科学合理地控制生物炭在土壤中的含量。

空隙间隔较大的生物炭物质有着较为优异的亲水性，在生物炭进入到土壤深部后，就会直接疏通土壤内部存在的空隙，还可以对土壤的软硬程度进行优化。同时，土壤深部在通过生物炭作用后，也能够保证土壤可以全面浸入水分，使土壤深部始终具有充足的水分，土壤的孔隙程度也会维持在饱和状态。而土壤深部所涉及到的各类有益微生物，由于受到生物炭的影响，其在分解过后能够直接改善土壤性质，使农作物能够更好地生长。

生物炭除了能够改变土壤原本的孔隙密度之外，在调节土壤pH值等方面也起到了十分重要的作用，可以改变土壤的化学属性，特别是碱性土壤，比较容易促成盐碱化的转变，技术人员应当选择合适的生物炭优化土壤的化学性质，稳步降低碱性元素的整体比例。并且生物炭还可以作用在偏酸性的农业种植土壤中，采用保护土壤有益微生物与有益菌群的方式，进一步提高土壤的pH值，优化土壤的理化性质[2]。

2.2 促进农作物的成长发育

在种植农作物的过程中，如果土壤环境无法得到优化，农作物的生长情况就会受到十分严重的影响。因此，农业种植人员除了要合理添加部分常用土壤肥料之外，还应当在土壤当中添加适当的生物炭，有机肥与农用化肥在结合生物炭后，土壤的整体肥力条件会得到全面优化，能够有效维持农作物的良好生长状态，由此可见，生物炭有利于维持农作物的稳定生长。而融入到土壤深部的生物炭，能够在最大程度上调整土壤的pH值，大幅度减少土壤深部各类营养元素与营养物质的消耗。

农业种植人员在广泛种植各类水果、粮食作物以及绿色蔬菜的过程中，也要对土壤pH值等多种内容进行监控，利用生物炭来改造作物种植地区的土壤情况，全方位提高作物对于各类营养物质的均衡吸收能力。

在不断深入研究的过程中可以明显看出，生物炭能够与各类禽畜粪便转化的肥料产生反应，这种反应过程也有利于农作物种植土壤内部结构的调整优化，增强土壤元素的平衡性。这部分由粪便所制的天然肥料，能够更好地融入土壤深部，确保生物炭与作物粪便物质产生作用，优化土壤性质。除此之外，生物炭所在区域的农作物，其种植土壤相对于其他区域的农田土壤来说，内部肥料分布有着显著的均衡性特征，而产生这种效果的主要原因在于田间粪肥与生物炭之间出现了肥料反应[3]。

2.3 平衡土壤内部的有机物质

有机物质属于土壤中的核心成分，为了促进土壤内部有机质的增加与累积，不仅需要采用堆肥或是免耕作物的农业技术，还应当有效结合应用生物炭。生物炭在融入土壤后，可以对各类有机质起到固化作用，提升碳元素在种植土壤中的整体含量。因此，在当前的农业发展进程中，生物炭已经被视为一种全新的土壤肥料，可以确保碳元素总量的变化更加稳定。如果土壤中的某一种有机质含量比较多，就会破坏土壤的营养元素平衡状态，为了避免出现这种问题，就要彻底发挥生物炭与有机质的结合作用，利用生物炭来抑制过量的有机质，稳步提高其他有机质元素所占据的比例。EF324B9F-04F5-486A-B67B-324A73DBA51B

然而，部分农业种植人员为了促进农作物快速生长发育，会向田间过度施肥，导致农作物的根部对于各类多余化肥无法进行充分吸收，这部分多余的化肥会残留在土壤的深部，部分地区的耕种土壤长时间的种植过程中积累了大量化肥，使得土壤的固有状态产生了变化，不利于维持pH值的平衡。所以，农业种植人员必须要科学合理地控制好各种化肥的用量，采用有机肥来代替传统化肥，而在农家肥中包含了多种丰富的有机质，部分在土壤中溶解的有机质也会直接到达农作物的根部，强化作物根部对有机质的吸收能力。而在上述各类环节中，生物炭都会起到十分显著的辅助作用。

3 生物炭自身具备的肥效作用

3.1 生物炭自身所产生的影响

在当前的社会发展进程中，生物炭对于多种类型的农作物都起到了良好的生长促进作用，而这也与生物炭的类型以及施用量有着十分紧密的联系。例如单施生物炭对于作物所起到的生长促进作用主要是针对土壤较为贫瘠的地区。在土壤试验过程中可以明显看出，生物炭的应用能够有效改善土壤内部各类养分的流失情况，提升农作物对于各类土壤肥料的吸收能力，并且通过肥料与生物炭之间的有效结合，能够提高农作物的生长质量。

生物炭在进行试验的过程中，对于磷肥与氮肥的吸收起到了良好的促进作用，不仅可以提高作物对于这两种肥料的吸收效率，还能够有效延长肥料的释放时间，大幅度降低肥力流失问题的发生概率，使农作物能够更好地吸收各类养料。生物炭自身所起到的调节作用较为优异，甚至超过了养料作用，根据农作物的营养特性将生物炭与肥料科学合理地配合施用，可以大幅度弥补生物炭养料不足的缺陷。站在现阶段发展情况的角度来看，生物炭的用量并没有固定说法，需要结合不同农作物以及不同土壤加以判断，并根据种植过程中的基本需求进行应对。而在未来的发展过程中，更需要大量的试验研究来总结出肥料与生物炭之间更高效的配合方式，利用各种科学技术弥补两者之间存在的差异。并且在使用工艺与制作工艺等方面，生物炭同样有着极大的提升空间，这些问题都需要在后续的研究中解决[4]。

3.2 生物炭肥效作用的机理

由于生物炭自身的矿物质含量比较低，其能够直接供给作物的营养比较有限，通常情况下，生物炭对于作物所产生的功效，主要来自于对于土壤物理性质、化学性质以及微生物等方面的调节，并非直接为作物提供营养。

通过生物炭的应用，可以大幅度提升农作物对于肥料的吸收效率，降低养料流失问题的发生概率，特别是在酸性土壤当中，生物炭所起到的作用十分优异，在调节土壤pH值的基础上，可以保护土壤的养分。然而，由于部分条件所产生的限制，部分材料具备不可再生性，但生物质则属于一种可再生资源，能够进行循环利用，利用生物炭的土壤改良作用，能够缓解土壤中养料的释放，有利于促进农作物的生长与吸收。另外，生物炭对于自然环境也起到了更好的保护作用，在生产过程中可以有效降低环境的压力，科学合理地解决各类环境问题，通过生物炭技术的发展与完善，可以更好地利用各类废弃生物质，生物炭自身具备着显著的固碳性特征，能够有效改善温室效应，通过将废弃生物质转化为生物炭，还可以获取更多的附件产品，比如生物油等物质。由此可以看出，生物炭技术的发展是促进现代化农业发展的关键所在，同时也是响应可持续发展战略的重要举措[5]。

4 生物炭未来的发展研究

4.1 发展历史角度的研究

站在生物炭历史发展的角度看，其整体研究基础相对较为薄弱，对于生物炭结构与整体性质的研究，还需要进行深入探索，尽管目前生物炭技术已经取得了较为优异的成果，但在整体上仍旧缺乏系统性的研究成果，因此，在未来的发展研究过程中，必须要对生物炭的性质与特异情况进行更加深入的研究，以此为基础明确生物炭的定义与准则。

生物炭作为一种土壤改良阶段中涉及到的重要元素，尽管在土壤改良方面与肥料的释放作用较为类似，但研究成果都比较片面，仅停留在温室或是实验室当中。所以，必须要以更加科学的眼光来看待各类问题，对环境因素、土壤因素以及人为因素展开更加全面的分析。目前存在缺乏系统性生物炭农业使用标准的情况，对于生物炭的实际应用来说产生了较为严重的阻碍，这也是未来发展进程中亟须解决的重要问题。

4.2 研究成果方面的发展

对生物炭的认知主要来自于在实验室当中的研究成果，而从实验室研究的角度来看，涉及到的各类理论都具有较为显著的局限性特征，短期的成果并没有太大的参考价值。

在农业中的实际应用阶段，生物炭对于土壤所起到的调节效果，最重要的在于其是否具有长期性特征，这就需要进一步加强田间试验长度，通过实地观察的方式明确生物炭对于土壤化学性质、物理性质以及微生物等方面产生的影响。

在肥力的释放与控制方面，同样缺乏长时间的数据信息作为理论支持，生物炭对于自然环境所起到的保护作用并没有实验效果显著。特别是在生物炭的施用量方面，缺乏明确的指导方案，生物炭在低施用量的情况下会起到良好的效果，但在高施用量的前提下并不会起到显著效果，这种矛盾问题始终缺乏科学合理的解决方案，在施用量方面没有形成标准的科学建议[6]。

在肥料与生物炭所产生的相互作用当中，所展现出的大多为正面效果，双方都处在一种和谐共处的状态，发挥出的作用也能互补。但在实际应用阶段中，生物炭与肥料之间是否会出现争夺养料等问题，仍旧需要深入探究，并且生物炭所起到的肥效作用也一直受到农业种植人员的怀疑。出现这种问题的主要原因在于对生物炭所产生的认知大多都来自于实验室当中的数据信息，缺乏实践性的田间试验[7]。

因此，在对生物炭进行研究的过程中，需要采用更加系统性、全面性的研究方式，从而为生物炭的理论发展提供更加科学合理的数据支持，使生物炭在农业方面的发展也能起到至关重要的作用。对于生物炭来说，更加详细的数据信息有利于找寻出全新的生物炭应用方式，对整体社会经济的发展能够起到更加优异的促进作用[8]。

5 结束语

在当前的社会环境中，为了更好地体现出土壤肥料技术的实践效果，必须发挥出生物炭所具有的改良作用。技术人员不仅需要在农作物的种植土壤中科学合理地加入适量生物炭，还要保证土壤的物理性质、化学性质以及生物性质可以最大程度得到完善优化，在提高土壤肥力的同时，更好地完成优化酸性土壤与碱性土壤的主要目标。

因此，必须进一步提高对于生物炭的重视程度，明确生物炭对于土壤肥料所起到的重要作用，在配合土壤肥料进行实践的过程中，农业技术人员也要展开更加深入的探究，通过应用生物炭提高土壤内部各类营养元素的均衡性与丰富性，更好地优化种植土壤的各类性能。

参考文献：

[1]唐志文，罗从军，李桂华.生物炭对土壤肥料的作用及未来发展[J].农业开发与装备，2021（4）：74-75.

[2]张娟，吴丹丹.生物炭对土壤肥料的作用及未来研究[J].现代农业研究，2020，26（12）：29-31.

[3]呂慧捷，周鸿淼，王向未，等.生物炭对土壤肥料的作用及应用前景研究[J].山西农经，2020（18）：96-97.

[4]席蔚.试论生物炭对土壤肥料的作用及未来发展[J].新农业，2020（7）：19-20.

[5]唐松涛.生物炭对土壤肥料的作用及未来研究方向[J].江西农业，2020（4）：23-24.

[6]李文卷，王连征，马莉，等.生物炭对土壤肥料的作用及未来研究方向[J].种子科技，2019，37（11）：83，87.

[7]何绪生，张树清，佘雕，等.生物炭对土壤肥料的作用及未来研究[J].中国农学通报，2011，27（15）：16-25.