利用生物炭改良土壤的探析

游劍鋒

摘 要：文章主要研究生物炭對改良土壤所起到的作用，先是對生物炭進行定義分析，并總結其性質；然后從三方面研究闡述生物炭對改良土壤的作用，一是生物炭對土壤物理性質的作用影響，二是生物炭對土壤化學性質的作用影響，三是生物炭對土壤微生物的作用和影響；最后進行全文總結。

關鍵詞：生物炭；土壤；作用

對于黑炭在農業生產應用問題，早在十九世紀，亞馬遜人就已經進行了相關研究和實踐，目的在于提升作物產量，并維持作物的長期性生存。研究結果顯示，黑炭作用下的土壤，其有機質含量要明顯高于其他土壤，最高達到了七十倍之多。而黑炭化學以及生物性能都較為穩定，在土壤中可以保持長時間的作用。

現如今，整個地球都已經受到了很大影響，世界各國都開始重視“碳減排”。農業是極為重要的陸地生態系統，其緩解能力和潛力都不可估量，全球農業減排的絕大多數都是來自土壤二氧化碳的釋放，也就是固定土壤碳。現代農田耕種，把秸稈進行燃燒，期間就會流失大量的有機養分，還會生成很多的溫室氣體以及煙塵，嚴重污染環境，并造成大量的資源浪費。生物炭芳香結構較為穩定，并具有長時間性固定土壤中的碳素成分作用。生物炭從有機廢棄物中來，能夠有效緩解上述所提及的資源浪費以及環境污染問題，有效利用了廢棄物，以收到雙重減排效果。所以，生物炭的應用已經受到了相關研究者的關注和重視，對于其在土壤改良方面的作用研究也越來越多。筆者將主要從生物炭對于土壤改良問題進行研究，成果報告如下。

一、生物炭概念

作為黑炭的一種，生物炭被稱為“黑色黃金”，即利用專用的炭化設備將有機材料在厭氧條件下高溫炭化所產生的物質。根據相關研究者的結論，生物體為黑炭的重要構成，由此可見，生物炭包含有各種類型，比如木炭、燒焦炭、地質炭等。其構成成分主要有芳香類物質以及單質碳等，含碳量超過了60%，另外還含有各種微量元素，比如氫、氧、硫等。其比表面積和孔隙度都非常大，還難以溶解。

二、生物炭對土壤物理性質的改良作用

生物炭的特點之一就是疏松多孔，對于土壤來說，能夠改善其孔隙度、容重、團聚體分布等物理性質，由此來改善其空氣以及水分情況。有相關研究者對這個方面進行了研究，于粉砂土壤中施用一定量的生物炭，土壤容重度下降。添加一定量的生物炭，土壤保水率和透水率都得到了一定程度的提高，和珍珠巖以及蛭石相比，在土壤板結治理效果方面，存有較為明顯的優勢。另外，生物炭還能有效改善土壤溫度，在生物炭作用下，土壤孟塞爾色度值和生物炭用量呈現正比遞增關系，低含水量生物炭會讓土壤溫度大幅提升。

三、生物炭對土壤化學性質的改良作用

1.生物炭對土壤PH值的作用

從酸堿性來看，生物炭呈現堿性，酸堿值為7至12這個范圍內，另外，生物炭含有很多灰分元素，比如K等，這些灰分元素基本都處于可溶性狀態，由此可以很好地改善酸性土壤，提高其鹽基飽和度，還能明顯提升土壤的陽離子交換能力。在改良酸性土壤作用上，主要看生物炭的堿度如何，不過，和其形成過程中的碳酸鹽、有機酸根的形成也有某種程度上的聯系。

2.生物炭對土壤氮素的作用

在作物產量影響因素方面，氮素所發揮的作用不可小視，所以氮素在農業生產中的應用也非常廣泛。人們常見的就是氮素肥，但是，過量食用氮素肥已經引起了很大的環境問題，比如地下水污染，還嚴重破壞了土壤平衡性。在氮素肥利用過程中，其流失現象也較為嚴重，因此，對于氮素肥的利用需要提升其利用率。相關研究顯示，生物炭可以有效提升土壤的氮利用率，能很好地促進接種根瘤菌大豆的生物固氮作用。

3.生物炭對土壤磷素的作用

生物炭的使用可以有效增強土壤中磷的作用，相關研究顯示，低磷土壤中，添加生物炭能夠有效提高磷的有效性，由此，農作物的產量得以提升。還有研究顯示土壤磷的有效性還會表現在生物炭陰離子交換量和磷素之間的相互作用情況。生物炭在改變土壤酸堿值來吸附土壤中的金屬離子并使之固定下來，磷的沉淀作用降低，土壤的堿性金屬氧化物得以增加，相應的土壤溶液中的可溶性鋁也會減少。不過，就現階段研究結果來看，施用生物炭對可溶性和難溶性磷之間的轉換機理還不清楚，只是進行了三種可能性推測。一是生物炭增加了土壤中可溶性磷酸鹽含量，二是調節土壤酸堿值，釋放難溶性磷，三是提高土壤中微生物活性，進而提高磷的礦化性作用。

四、生物炭對土壤微生物的作用

土壤微生物是土壤生態系統中巨大的原動力，也是生物圈的重要成員之一。在有機物礦化分解、養分循環以及轉換、生物多樣性、生態系統功能等方面，土壤微生物所發揮的作用非常重要，參與了整個土壤生命過程。土壤微生物的結構、數量合理性和適度性直接影響著土壤養分和其有效性。

亞馬遜的黑土就是生物炭的最早來源，相關研究者對黑土進行了研究，顯示亞馬遜流域中的土壤生物化學特性以及生態環境孕育了各種類型的生物群，黑土所含的分類單元眾多，細菌種類要明顯多于原始森林土壤。相關研究顯示，生物炭能夠促進細菌的生長，還能夠改變土壤所含真菌群落的結構以及活性。不過，不同種類的真菌所作出的反應會有所不同。生物炭主要就是因為其保持原材料的微孔結構，使得微生物能夠有較為成分的棲息地和繁殖空間，微生物之間的競爭也不會那么激烈，還保證了豐富的碳源和其他所需營養成分，由此，微生物的繁衍生息就十分順利。正是這種微孔結構，生物炭的融通性也非常好，能夠有效留住水分與空氣，這也給微生物的繁殖生長提供了必要條件。

五、結語

綜上所述，從多角度多方面來看，生物炭對于土壤的改良作用明顯，是土壤的改良劑，是土壤的調節劑。不過，現在因為經濟等各方面的影響，生物炭尚未得到廣泛應用，另外，其對于土壤改善機制還不十分清楚明確，研究還需要深入化。而且，生物炭的施用效果還受到地域氣候、土壤性質等各方面的復雜影響。所以，今后需要對此課題進行更為深入性研究，明確其施用效果，加強生物炭加工技術研究，以充分發揮其在農業生產中的應用。

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