生物碳對農作物及土壤環境的影響

于麗娜 曹慧 楊愛華 宋海淼

1 生物碳的介紹

生物碳（Biochar）是生物質原料（通常是秸稈、稻殼、果殼、木屑等農林廢棄物以及家畜糞便）在完全絕氧或部分缺氧條件下經高溫熱裂解產生的一類高度芳香化和高穩定性的高碳固體產物。生物碳自身具有較高的穩定性，pH呈堿性特征和富含養分物質，以及具有保水、持留養分、改善土壤環境質量、利于微生物繁殖等優點，對土壤物理化學性質的變化起著重要作用。作為一種新型的環境功能材料，生物碳為農林業廢棄物資源的再利用提供了新思路，而且生物碳在土壤改良方面也有著不俗的影響力。雖然國內外對生物炭的研究還處于起步階段，但可預見生物碳在未來將有廣闊的應用前景。

2 生物碳對農作物的影響

2.1 烤煙

研究表明，施用量為10～30克/公斤的生物碳可明顯提高烤煙株高、增加有效葉數量、最大烤煙葉面積及干物質量，改善煙葉品質。當施用20克/公斤生物碳時，最利于烤煙生長和優質煙葉形成。由于烤煙不同生理時期的營養需求不同，所以在不同時期施用生物碳對烤煙的生長有不同的影響。在團棵期，施用生物碳時烤煙的有效葉數和最大葉面積均低于不施生物碳時，表現為抑制作用。但從現蕾期開始，施用生物碳可有效促進烤煙生長，表現為明顯的促進作用。

2.2 小麥

研究表明，施用1%（占土壤的比例）750℃下制備的生物碳對小麥具有一定的生長促進作用。生物碳在促進小麥生長的同時，還可以提高小麥對氮素的吸收量、土壤中氮素的殘留量，從而減少土壤—小麥體系中氮素的損失量。

3 生物碳對土壤環境的影響

3.1 對土壤理化性質的影響

土壤孔隙是土壤的重要特質，大孔隙可加速空氣流通，小孔隙則利于保持土壤濕潤度。而生物碳作為燃燒產物，具有廣泛的孔徑分布。當土壤中施用生物碳時，小粒徑的生物碳與土壤顆粒形成微小團粒結構，生成了大量的細小孔隙，增加了土壤對水分子的吸著能力。有研究表明，隨著土壤中生物碳的添加量從0克/公斤增加到20克/公斤時，土壤比表面積從130平方米/克增至153平方米/克，土壤比容積增大，土壤收縮程度減小，土壤的保水能力提高18%。

3.2 對土壤生物量和微生物群落結構的影響

施用生物碳可以增加土壤中營養元素和微生物生長繁殖所必須的碳源，保持土壤濕潤度，利于微生物的生長繁殖。且施用生物碳后，增加土壤孔隙含量，為微生物提供良好的生活環境。另外，由于生物碳具有吸附作用，所以生物碳還可吸附部分土壤中的有害物質，減少對微生物生長的抑制作用。

施用生物炭能夠改善土壤結構，增加土壤的孔隙度與通氣量，增加土壤含水量，通過發達的空隙，增加根際區水分的滯留。生物炭作為一種新型的環境功能材料，為農業和林業廢棄物資源的利用提供了新的思路，可以預見生物炭在土壤學和農林業生產方面將有廣闊的應用前景。