農作物秸稈生物炭對土壤改良的作用

柴文武

生物炭是有機物原料在完全或部分缺氧環境下，產生的一種有機物質，其特性含碳量豐富、性質穩定。在自然條件下，生物炭呈堿性，可用來改善酸性土壤;生物炭的體重小，表面積大，吸附能力強，可用來提高土壤通氣性，改善土壤持水能力，使農作物更好生長。

研究表明，秸稈生物炭對土壤修復有改良效果，使用5%秸稈生物炭修復土壤中的鉛、鎘、鋅的含量，并連續培養42天，可提高土壤pH值0.42，TCLP-P提高107.56%。5%秸稈生物炭處理的TCLP提取態鉛、鎘、鋅分別降低了10.44%、19.79%、5.02%，有效降低了土壤重金屬遷移性。無論土壤是否受到鉛鋅尾礦污染，3%生物炭能夠抑制鉛鋅尾礦污染導致的土壤pH值降低;添加3%生物炭均能顯著提高土壤pH。農作物桔桿生物炭對尾礦污染土壤和未污染土壤中重金屬有效態的影響不同，與未污染土壤進行比較，3%生物炭的鈍化作用并不能消除鉛鋅尾礦污染導致的重金屬有效態含量的增多。秸稈和生物炭還田均顯著提高0～20厘米和20～40厘米深度土壤的TOC（TOC是指總有機碳，反映的是水體受到有機物污染的程度）和土壤大團聚體數量R（0.25）（其值越大表示土壤的團聚度越高，團聚體穩定性便越強，土壤抗侵蝕能力越強），秸稈生物炭還田對0～20厘米深度土壤平均重量直徑的提升更為顯著。

生物炭還改變了細菌的群落構成和化學性質，土壤全氮、碳和氮比例、pH、有效磷和陽離子交換能力對細菌群落結構變化貢獻較大，其中提高土壤細菌群落多樣性和豐富度的主控環境因子是全氮和pH。在適宜的的條件下才能保證土壤微生物的活力，提高土壤的肥力水平。生物炭施加到土壤后，在對玉米非根際土壤微生物群落的相對豐度及多樣性產生了較大的影響，非根際土壤微生物群落的相對豐度和多樣性明顯提升，而根際土壤微生物群落的相對豐度及多樣性變化較小?？瞻讓φ战M和施炭實驗組玉米根際土壤微生物群落多樣性及相對豐度均隨著時間推移而增加。

農作物秸稈生物炭與其他的營養肥料按一定的比例相結合，例如，用生物炭和雞糞進行鎘污染土壤修復，過程中降低玉米根、莖、葉中鎘的含量，也顯著減小土壤中的有效態鎘含量以及玉米重金屬鎘的轉運系數和富集系數。用生物炭和雞糞進行鎘污染土壤修復可通過增強玉米的抗氧化性能，從而促進鎘脅迫下玉米生長;且二者聯合應用更有利于降低土壤鎘的生物有效性，減少玉米對鎘吸收和疊加。

實驗表明，施用秸稈生物炭能使葡萄園土壤容重降低9.40%，土壤中的含水量增加30%以上;葡萄園土壤有機質、速效磷和速效鉀含量隨秸稈生物炭施用年份延長而逐年增加;在施用生物炭的第2年和第3年，葡萄產量分別增加了11.74%和20.07%;葡萄的總酸含量降低了6.30%和10.34%;總糖含量和糖酸比分別提高了6.29%和10.34%、13.51%和25.04%，葡萄施用秸稈生物炭的產量更高、品質更佳。