生物炭對土壤理化性質(zhì)的影響研究綜述

[摘 要] 生物炭具有較強(qiáng)的吸附性，可以吸附固定對作物有利的元素和水分等，還可以改變土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)土壤的保水保肥能力，從而達(dá)到改良農(nóng)作物生長環(huán)境，提高農(nóng)作物產(chǎn)量的目的。

[關(guān)鍵詞] 生物炭；土壤改良；土壤理化性質(zhì)

[中圖分類號] S153 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）34-58-2

生物炭是桔梗、根系、落葉、生物排泄物等在無氧的條件下，經(jīng)過高溫轉(zhuǎn)化成一種固態(tài)多炭物質(zhì)，用于增加土壤中的碳含量。與生物質(zhì)材料相比，微生物不能分解生物炭，而且還能固定空氣中的CO2于土壤中，在一定程度上可以緩解全球的氣候變暖現(xiàn)象。生物炭是多孔性材料，具有較強(qiáng)的吸附能力。生物炭原料來源廣闊，而且制備方法簡單，這是生物炭具有廣闊應(yīng)用前景的原因。

1 在土壤中施入生物炭對土壤中殘留物的固定作用影響

生物炭含有大量的負(fù)電荷，可以固定土壤中的離子（如Cu2+、Hg2+、Pb2+和NO3-）。但是，表面的極性官能團(tuán)含量非常少，使生物炭具有良好的吸附性[1]。郝榮、周尊龍等[2]認(rèn)為生物炭具有親脂性，這樣就能吸附具有親脂性的物質(zhì)，生物炭可以吸附對植物有害的物質(zhì)（如農(nóng)藥殘留）；余向陽等[3]進(jìn)行了生物炭作為調(diào)理劑減少植物對農(nóng)藥吸收的研究，結(jié)果顯示，生物炭對植物殘留農(nóng)藥有很強(qiáng)的吸附作用，比對照試驗(yàn)農(nóng)藥流失減少了1%～44%。同時，生物炭還具有防止農(nóng)藥殘留在作物上的能力，植物殘留農(nóng)藥比對照試驗(yàn)減少了5%～10%。結(jié)果表明，生物炭的施入可以大量減少植物上的農(nóng)藥殘留，進(jìn)而降低農(nóng)作物對農(nóng)藥的吸收。

2 在土壤中施入生物炭對土壤的固氮作用影響

農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的主要途徑是作物在土壤中釋放的CO2，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國僅作物秸稈一項(xiàng)，每年的總產(chǎn)量就達(dá)7億多t。至少20%的秸稈、落葉等被丟棄或者是直接在田里點(diǎn)燃，不僅造成資源的浪費(fèi)，還造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。如果這些丟棄的秸稈全部用來制作生物炭，不僅能降低環(huán)境污染，還能減少化肥的使用量。所以，秸稈制作成生物炭施入土壤，是降低環(huán)境污染十分有效的措施[4]。綠色植物通過進(jìn)行光合作用吸收固定大氣中的CO2于自身，其中50%用于植物的呼吸作用，另外50%通過落葉、殘?bào)w的形式落入土壤，再經(jīng)過微生物的分解釋放到空氣中。如果這些殘?bào)w經(jīng)過300 ℃高溫，25%轉(zhuǎn)化形成生物炭混入土壤中，其中5%經(jīng)過土壤微生物的新陳代謝重新回到空氣中，而剩余20%則被鎖在土壤中，這樣就形成了土壤凈的“碳負(fù)性”[5]，與秸稈還田對比，秸稈高溫形成生物炭，再還田能有效減少土壤中CO2的釋放，有效減緩地球的溫室效應(yīng)。因此，植物經(jīng)過光合作用固定了CO2，作物的秸稈制備成生物炭后，50%左右的炭以生物炭的形式固定，將制備出的生物炭施入土壤后就變成碳的凈匯[6]。

3 在土壤中施入生物炭對土壤物理化學(xué)性質(zhì)的影響

在土壤中施入生物炭，能有效提高土壤的保水能力，改良土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)。研究表明，土壤中添加生物炭后，保水能力高達(dá)18%[7]。直徑小的生物炭能夠更好地與土壤顆粒結(jié)合在一起形成一定的微小團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)水分子在土壤中的附著力，同時為土地提供保水作用。施加生物炭，還能降低土壤中水分蒸發(fā)導(dǎo)致的土壤收縮程度的大小，進(jìn)而保持土壤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高土壤持水能力[8]。這是由于生物炭能夠增加土壤的孔隙度，降低水分子的蒸發(fā)量，增加水分在土壤中的存留時間，從而進(jìn)一步提高土壤的持水保水能力[9]。所以，在沙質(zhì)土壤中施加生物炭，有利于提高缺水地帶沙性土壤的持水和保水性能，起到防旱抗旱的作用。

4 在土壤中施入生物炭對土壤陽離子交換量的影響

土壤陽離子交換量能夠反映出土壤保肥能力、緩沖能力和供肥能力，因此常被用作土壤肥力和衡量土壤緩沖力的重要指標(biāo)。生物炭本身具有較強(qiáng)的吸附作用和較多的空隙，使得生物炭吸附礦質(zhì)元素的能力更優(yōu)。生物炭還能使部分穩(wěn)定態(tài)元素變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)元素，增加土壤陽離子交換量。Van Zwieten等[10]研究發(fā)現(xiàn)其對堿性土壤效果不明顯。張雯等[11]在土壤中施入20 t/hm2的木炭生物炭，土壤陽離子交換量值從5.7 cmol/kg增大到5.9 cmol/kg。隨著生物炭施入量的增加，土壤陽離子交換量增大程度為0.1～3.7 cmol/kg。生物炭對酸性土壤和低陽離子交換量的土壤具有很好的改良作用。由此可以看出，由于生物炭的基質(zhì)不同，其對土壤陽離子交換量的影響也不同。

參考文獻(xiàn)

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