生物炭與農業環境研究回顧與展望

向凌輝

摘 要：生物炭是生物有機材料（生物質）在特定的缺氧或者絕氧的環境之下，經過高溫熱裂解之后生成的固態產物。生物炭的用途十分廣泛，其既可以作為高品質的能源和土壤改良劑，同時在農業環境中也可以作為還原劑、二氧化碳的封存劑等。生物炭在農業環境當中的應用已經有相當長的一段歷史，本文就生物炭在農業環境研究中的應用進行了回顧，同時結合到農業環境發展前景，展望生物炭在其中的應用。

關鍵詞：生物炭；農業環境；應用研究；回顧與展望

中圖分類號：S18 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170133209

生物炭在改良農業環境等方面一直發揮著巨大作用，生物炭的生產和在農業環境當中的使用是一個降低碳排放量的過程。目前我國在熱裂解廢棄生物質使之產生生物炭的研究當中進行了大量的實踐努力，也取得了許多成果。今后我國農業環境開展工作的重點仍然在于廢棄生物質產生物炭、生物炭農用作生物能源等方面，為了實現環境以及農業的可持續發展戰略，就需要對生物炭在農業環境當中的應用做出科學規劃。

1 生物炭概述

1.1 生物炭的產生

生物炭的外觀呈現出一半木炭的典型：粉狀顆粒化，其也是屬于活性炭的生產原料之一。生物炭的產生是在限制氧氣的情況下，通過高溫將木屑、農作物秸稈、雜草等自然生物質經過炭化所形成的。所謂的熱裂解是在有限氧氣條件下，通過高溫使得有機材料進行熱分解。木屑、雜草等自然界的生物質在不同的高溫變化下會發生熱裂解，進而形成生物炭。

1.2 生物炭的生產原料

生物炭的生產原料主要是來自自然界當中。在最開始的生物炭生產原料的發掘當中，人們普遍看好通過耕地種植的方法迅速獲得大量生物炭生產原料，這種思路在生物炭研究的初期被大家普遍接受使用。隨著生物炭和農業環境的結合探究工作的進一步深化，這種做法的正確性很快受到大家的質疑。全面廢棄生物質資源量是一個十分龐大的數字，應用于生物炭的生產當中也是對其有效的處理措施。

1.3 生物炭在農業環境研究當中的應用價值

生物炭含有一定的礦物質養分，能夠在農業生產過程有效地增加土壤當中的營養成分（磷、鉀、鈣、鎂、氮等）；生物炭的pH值較高，其自帶的弱堿性化學性質可代替石灰對土壤的pH值進行調節；生物炭的吸水性較強，經過氧化之后的生物炭可以維持沙土的足夠水分，提高土壤水含量。一般來說，物質的用途是由物質的基本結構所決定的，生物炭在農業環境當中的應用也是由其結構特點所決定的。生物炭為微生物的生存和繁殖提供了有益條件。微生物的呼吸作用釋放出二氧化碳，在白天陽光充足的時候，起到增強周圍作物光合作用的效果，以增加作物有機物含量；在夜間的時候，微生物呼吸產生的二氧化碳可以抑制植物的呼吸作用，減少其對有機物的消耗。同時，微生物的代謝作用為植物生長提供了源源不斷的氮肥資源，這對于農業環境的健康持續發展意義重大。

2 生物炭在農業環境研究當中的應用

2.1 生物炭在農業污染當中的應用

目前農業環境遭受污染，使得可持續發展戰略計劃受到挑戰。造成農業環境污染的原因主要是化肥、農藥、除草劑等的過度使用、長期過度的放牧管理等。生物炭和農業環境發展聯系十分緊密，經過研究表明，生物炭在減少土壤營養成分流失、維持土壤水分、抑制污染物富集、降解污染源等方面都有著積極的意義。因此，生物炭為治理農業污染提供了一個全新有效的思路。生物炭的多孔結構有利于土壤養分離子的平衡與調控，其對氮元素、磷元素等作物營養物質所表現出的強吸附性可有效改良土壤質量。同時，生物炭對于有害化學物質具有極強的吸附作用，能夠有效降低農業環境污染。

2.2 生物炭與農業環境建設

在我國農村的農業發展當中，有大量的廢棄生物質資源沒有得到有效利用，也間接影響了農業環境。將這些廢棄的生物質資源進行整合，制成生物炭，不僅是對資源的高效利用，同時也極大地改善了農業環境。將生物炭廣泛應用于作物肥料、生活能源等方面，是一個較為不錯的選擇。傳統的處理農業廢棄生物質的方式往往是“焚燒”，這種方式對環境的污染主要表現為排放了過多的農業溫室氣體，將其制備為生物炭則可以對二氧化碳排放進行有效抑制，達到改善農業環境的目的。

3 生物炭在農業環境研究的前景

生物炭在農業環境研究當中是一個相當有潛力的方向。生物炭在農業環境當中的貢獻不僅僅在于對環境進行改善，還能夠開拓多元化的資源處理方式，為農業生產提供更為多樣化的形式。其對于維系生態健康和農業環境可持續發展具有廣泛意義。同時，生物炭的相關研究也要進行嚴格把控，避免其對環境平衡造成破壞。

4 總結

大自然創造給人類賴以生存的環境，生物炭這一項新技術旨在維系生態環境的良好健康，對于這一方向的研究工作，仍需要進一步開拓和發展。

參考文獻

[1]陳溫福，張偉明，孟軍.生物炭與農業環境研究回顧與展望[J].農業環境科學學報，2014（5）：821-828.