本文關(guān)鍵詞：生物炭對(duì)土壤環(huán)境及作物生長(zhǎng)影響的研究進(jìn)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

導(dǎo)讀： 姜玉萍，等．生物炭對(duì)土壤環(huán)境及作物生長(zhǎng)影響的研究進(jìn)展·411·改良修復(fù)土壤、減少溫室氣體排放從而調(diào)節(jié)氣候等也受其影響。因此，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的學(xué)者研究有關(guān)以熱裂解方式生產(chǎn)生物炭，并將改良環(huán)境、提高作物產(chǎn)量等其運(yùn)用到修復(fù)土壤、方面。尤其

姜玉萍，等．生物炭對(duì)土壤環(huán)境及作物生長(zhǎng)影響的研究進(jìn)展·411·

改良修復(fù)土壤、減少溫室氣體排放從而調(diào)節(jié)氣候

等也受其影響。因此，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的學(xué)者研究有關(guān)以熱裂解方式生產(chǎn)生物炭，并將

改良環(huán)境、提高作物產(chǎn)量等其運(yùn)用到修復(fù)土壤、

方面。尤其在生物炭的制備、特征和特性、對(duì)土壤環(huán)境修復(fù)及作物增產(chǎn)等方向作了大量的研

［3，4］

。雖然我國(guó)生物炭的生產(chǎn)資源豐富，究但其作用及應(yīng)用的研究才剛剛開始

，其在農(nóng)業(yè)及環(huán)境中的應(yīng)用也尚未受到足夠的重視，此外，國(guó)內(nèi)

［1］

越大，pH值也相應(yīng)提高。此外，其生物學(xué)穩(wěn)定性

與熱裂解溫度有關(guān)，通常熱裂解溫度越高，易熱生物炭中難分解碳解含碳化合物殘留量則越低，

物質(zhì)比例相應(yīng)增高，其生物學(xué)穩(wěn)定性則會(huì)增大。生物炭表面積、羧基官能團(tuán)決定了生物炭的陽(yáng)離子交換量（CEC），在一定溫度范圍內(nèi)，生物炭表

同時(shí)生面積達(dá)到最大時(shí)，CEC也同樣達(dá)到最大，物質(zhì)原料也對(duì)CEC有影響

［9］

。

生物炭的持水量與熱裂解溫度有關(guān)，一般情況下，持水量與熱裂解溫度呈反比，，如Chun等

［10］

外很多學(xué)者對(duì)生物炭的制備技術(shù)心存疑慮。鑒

于此，本文就生物炭對(duì)土壤環(huán)境及對(duì)作物肥效及肥效機(jī)理等方面作一綜述。

對(duì)秸稈炭的研究發(fā)現(xiàn)，等熱裂解溫度為

－4－2

300℃時(shí)，生物炭的持水量是13×10mL·m，

1生物炭的特征與特性

生物炭屬于黑炭的一種，是由植物生物質(zhì)在

而當(dāng)熱裂解溫度升至在700℃時(shí)，其持水量則降

－4－2至4.1×10mL·m，酸性基團(tuán)則下降到0.3

mmol·g－1，·g－1，堿性基團(tuán)則升至0.29mmol其原生物炭表面的極性官因可能是熱裂解溫度升高，

從而使生物炭持水量減少，同時(shí)能團(tuán)則會(huì)減少，

生物炭的酸性基團(tuán)會(huì)隨熱裂解溫度升高而減少，但堿性基團(tuán)則會(huì)增加，最終導(dǎo)致總官能團(tuán)減少，

從而官能團(tuán)的密度也相應(yīng)減少。

完全或部分缺氧情況下經(jīng)熱解炭化產(chǎn)生的一類

［2］

具有高度熱穩(wěn)高度芳香化的難熔性固態(tài)物質(zhì)，

定性和較強(qiáng)的吸附特性。生物炭的pH值易受裂

解溫度影響，一般情況下呈堿性，且裂解溫度越pH值越高高、

［5］

。常見的生物炭包括木炭、小麥

稻草等秸稈炭、竹炭、稻殼炭等，生物質(zhì)炭主要成分是碳（一般可達(dá)60%以上），其次是氫、氧、灰

［6］

。據(jù)Demirbas分等（包括鉀、鈣、鈉、鎂、硅等）

［2］

報(bào)道，生物質(zhì)炭的元素組成為碳（66.6%～

2

2．1

生物炭對(duì)土壤環(huán)境的影響

對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

目前，關(guān)于生物炭對(duì)土壤性質(zhì)的影響研究多

87.9%），氫（1.2%～2.9%），氧（10.6%～

26.6%），且最終炭化溫度決定了元素的組成，其含碳量及灰分含量隨著最終炭化溫度的升高而

［4］

增加，而氫和氧的含量則恰恰相反。有機(jī)碳大多以穩(wěn)定芳香環(huán)不規(guī)則疊層堆積存在于生物炭

［7］

中，含羥基（－OH）、烯烴（C=C）。生物炭具有多孔性、巨大表面積及羧基基團(tuán)，因而具有較大的離子交換量（CEC）。

生物質(zhì)種類和來(lái)源對(duì)生物炭化學(xué)成分影響［7］

較大。生物炭含碳量通常在木本植物中較高，而礦質(zhì)養(yǎng)分含量則相對(duì)較低；而廄肥及秸稈中二者含量則相反。原生物質(zhì)在生物炭中的殘留碳含量、揮發(fā)有機(jī)物含量、含氮量隨熱裂解溫度升高而減少。生物炭的固定碳含量（難分解碳物pH值［8］隨熱裂解溫度質(zhì)）、礦物質(zhì)（灰分）含量、

升高而提高，灰分是堿性物質(zhì)，所以生物炭的pH值由灰分含量決定，熱裂解溫度越高，灰分含量

［8］

集中在風(fēng)化土及典型熱帶貧瘠土壤上。木炭因

其空隙結(jié)構(gòu)，具有很大的表面積，對(duì)土壤的物理性質(zhì)，如土壤的保水性和團(tuán)聚體的形成有一定影響

［11］

。生物炭對(duì)土壤類型持水量的影響通常不

［12］

生物炭與土壤的比表面積相對(duì)大小及生物明顯，

炭的親水性決定了不同類型土壤的持水量

。

富含生物炭的土壤因此具有更多有機(jī)質(zhì)，更高的持水能力及更高的養(yǎng)分保持能力，可以更好的利P，K等用N，壤溫度

［12］

［11］

。研究發(fā)現(xiàn)生物炭通常可以通過

增加土壤吸熱能力，進(jìn)而提高土增深土壤顏色、

。此外，生物炭之所以可以改良土壤質(zhì)

［11］

地是因?yàn)槠淙葜氐�、粘性差，因此降低了粘質(zhì)土壤的容重和硬度

。此外，加入生物炭的土壤的

pH值可以增陽(yáng)離子交換容量可提高5%～20%，

加1。此外，適量添加生物炭的土壤的有機(jī)碳、全氮及微生物呼吸系統(tǒng)也會(huì)相應(yīng)增加

［12］

。

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