從國(guó)際會(huì)議看生物炭研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)

王成己 王義祥 葉菁 林怡 黃毅斌

摘?要：我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展已處于歷史轉(zhuǎn)折和變革期，綠色低碳發(fā)展成為新時(shí)期農(nóng)業(yè)發(fā)展方向。在此背景下，加強(qiáng)耕地保護(hù)和質(zhì)量提升，推進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用，加快化肥農(nóng)藥減施增效、農(nóng)業(yè)面源和重金屬污染綜合防治與修復(fù)等成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大議題。生物炭是生物質(zhì)材料在厭氧高溫條件下熱裂解產(chǎn)生的高度芳香化的富碳物質(zhì)，其獨(dú)特物理和化學(xué)性質(zhì)使其在土壤、環(huán)境和生態(tài)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用價(jià)值，成為土壤和農(nóng)業(yè)可持續(xù)管理的重要途徑。通過(guò)對(duì)第一屆生物炭研究與應(yīng)用國(guó)際研討會(huì)進(jìn)行總結(jié)與評(píng)述，對(duì)會(huì)議涉及到的生物炭制備及材料、生物炭與農(nóng)業(yè)、生物炭與生態(tài)環(huán)境、生物炭與碳氮循環(huán)、生物炭與黑土地保護(hù)等領(lǐng)域的最新進(jìn)展做了簡(jiǎn)要概括，對(duì)今后生物炭領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)進(jìn)行了展望，以期為生物炭研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：生物炭;研究動(dòng)態(tài);產(chǎn)業(yè)發(fā)展;述評(píng);國(guó)際會(huì)議

中圖分類(lèi)號(hào)：S 154?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?文章編號(hào)：0253-2301（2019）10-001

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2019.10.001

Abstract： China′s agricultural development has been in the historical transition and transformation period， green and low-carbon development has become the direction of agricultural development in the new period. In this context， strengthening the protection and quality improvement of cultivated land， promoting the resource utilization of agricultural wastes， accelerating the reduction of fertilizer and pesticide application and the high efficiency， and conducting the comprehensive prevention and restoration of agricultural non-point source and heavy metal pollution have become major issues in agricultural development. Biochar was a highly aromatic carbon-rich substance produced by thermal cracking of biomass materials under anaerobic high temperature conditions. Its unique physical and chemical properties made it widely used in soil， environment and ecology， and has become an important approach for the sustainable management of soil and agriculture. By summarizing and reviewing the first international symposium on biochar research and application， the latest advances in biochar preparation and materials， biochar and agriculture， biochar and ecological environment， biochar and carbon and nitrogen cycle， biochar and blackland conservation were briefly summarized， and the research hotspot in the field of biochar was prospected， so as to provide reference for biochar research and industry development.

Key words： Biochar; Research trends; Industrial development; Review; International conference

我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展已處于歷史轉(zhuǎn)折和變革期，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)改革已成為國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展需要，綠色低碳發(fā)展成為新時(shí)期農(nóng)業(yè)發(fā)展方向。在此背景下，加強(qiáng)耕地保護(hù)和質(zhì)量提升，推進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用，加快化肥農(nóng)藥減施增效、中低產(chǎn)田改良、農(nóng)業(yè)面源和重金屬污染綜合防治與修復(fù)等成為重大科研攻關(guān)和技術(shù)模式創(chuàng)新的重要內(nèi)容和議題。

生物炭（biochar，又稱(chēng)生物質(zhì)炭、生物黑炭等）是生物質(zhì)材料在厭氧高溫條件下熱裂解產(chǎn)生的高度芳香化的富碳物質(zhì)[1]，其獨(dú)特物理和化學(xué)性質(zhì)使其在土壤、環(huán)境和生態(tài)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。生物炭技術(shù)所能發(fā)揮的支撐性作用使其成為土壤和農(nóng)業(yè)可持續(xù)管理的重要途徑[2]，也因此吸引了全世界的目光。由《BIOCHAR》編輯部牽頭組織，沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)土壤學(xué)會(huì)主辦，遼寧省生物炭工程技術(shù)研究中心、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所、遼寧綠色農(nóng)業(yè)技術(shù)中心協(xié)辦，沈陽(yáng)市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)資助支持的“第一屆生物炭研究與應(yīng)用國(guó)際研討會(huì)”于2019年9月20日至23日在遼寧沈陽(yáng)召開(kāi)。本次會(huì)議的主題為“生物炭與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展”，旨在為國(guó)內(nèi)外同行搭建溝通平臺(tái)，交流生物炭研究的最新進(jìn)展，切實(shí)推動(dòng)生物炭在耕地質(zhì)量提升、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)建設(shè)，特別是東北黑土地保護(hù)等方面的應(yīng)用。

會(huì)議以主旨報(bào)告、大會(huì)報(bào)告、分會(huì)報(bào)告、研究生專(zhuān)場(chǎng)及墻報(bào)交流等形式進(jìn)行。共有來(lái)自19個(gè)國(guó)家和地區(qū)的636名專(zhuān)家、學(xué)者、研究生及企業(yè)代表參與（以正式會(huì)務(wù)手冊(cè)為準(zhǔn)）。與會(huì)機(jī)構(gòu)主要以高校和研究院（所）為主，一些知名的生物炭企業(yè)也參與了本次會(huì)議。本次會(huì)議共設(shè)立1個(gè)主會(huì)場(chǎng)、5個(gè)分會(huì)場(chǎng)、3個(gè)研究生專(zhuān)場(chǎng);共有151個(gè)口頭報(bào)告，50份墻報(bào)和8家企業(yè)展覽;收到論文摘要131份。會(huì)議圍繞生物炭制備及材料、生物炭與農(nóng)業(yè)、生物炭與生態(tài)環(huán)境、生物炭與碳氮循環(huán)、生物炭與黑土地保護(hù)等議題進(jìn)行專(zhuān)題研討和深入交流，充分展示了生物炭研究在國(guó)際上的學(xué)術(shù)影響力。筆者有幸參加本次會(huì)議，并就生物炭改良煙田土壤及提升煙葉品質(zhì)等內(nèi)容進(jìn)行交流。本文就本次會(huì)議所反映的生物炭最新研究進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)進(jìn)行總結(jié)，以期為生物炭研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1?參會(huì)人員及其分布

根據(jù)會(huì)議舉辦方《會(huì)務(wù)手冊(cè)》提供的信息，本次會(huì)議共有來(lái)自中國(guó)大陸、美國(guó)、澳大利亞、韓國(guó)、巴基斯坦、比利時(shí)、德國(guó)、芬蘭、英國(guó)、埃及、丹麥、俄羅斯、加拿大、日本、塞爾維亞、新加坡、新西蘭、中國(guó)香港、中國(guó)臺(tái)灣等國(guó)家或地區(qū)的225個(gè)機(jī)構(gòu)共636名專(zhuān)家、學(xué)者、研究生及企業(yè)代表參與（表1）。中國(guó)大陸地區(qū)有186個(gè)機(jī)構(gòu)的590名代表參與會(huì)議。參與機(jī)構(gòu)和人數(shù)較多的國(guó)家還有美國(guó)、澳大利亞、韓國(guó)、巴基斯坦等。

參與這次會(huì)議的中國(guó)大陸機(jī)構(gòu)中，人數(shù)排名靠前的機(jī)構(gòu)分別為地方大學(xué)（指非211和985工程大學(xué)）、生物炭企業(yè)、地方科研機(jī)構(gòu)（指省市級(jí)科研機(jī)構(gòu)）、211工程大學(xué)、985工程大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院等（表2）。地方大學(xué)中涉農(nóng)高校參會(huì)人數(shù)居多，其中沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)參會(huì)人數(shù)最多。生物炭企業(yè)是本次會(huì)議的一大亮點(diǎn)，共有31家企業(yè)的45位代表參與會(huì)議，說(shuō)明生物炭產(chǎn)業(yè)化程度有了很大提高。地方科研機(jī)構(gòu)主要以省級(jí)農(nóng)業(yè)科學(xué)院為主。211工程大學(xué)有南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、西南大學(xué)等，其中華中農(nóng)業(yè)大學(xué)參會(huì)人數(shù)最多。985工程大學(xué)有清華大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)等，其中中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)參會(huì)人數(shù)最多。中國(guó)科學(xué)院的參會(huì)單位有南京土壤研究所、沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所、城市環(huán)境研究所、地球化學(xué)研究所等。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的參會(huì)單位有農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所、農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所、煙草研究所、農(nóng)田灌溉研究所等。此次會(huì)議，985工程大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院及中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院等國(guó)家級(jí)教學(xué)及科研機(jī)構(gòu)參會(huì)人數(shù)較2018年在廣東佛山舉行的“第四屆亞太生物質(zhì)炭國(guó)際會(huì)議”及2017年在湖北武漢召開(kāi)的“生物質(zhì)炭與生態(tài)功能學(xué)術(shù)研討會(huì)”等會(huì)議有明顯增加，說(shuō)明生物炭研究的學(xué)術(shù)影響力在不斷擴(kuò)大，并且生物炭基礎(chǔ)研究在不斷深入。

2?大會(huì)主題報(bào)告

本次會(huì)議邀請(qǐng)中國(guó)工程院陳溫福院士、張福鎖院士作大會(huì)主旨報(bào)告，14名國(guó)內(nèi)外知名專(zhuān)家及企業(yè)代表作大會(huì)報(bào)告，分享各自最新的研究進(jìn)展，并就當(dāng)前生物炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及瓶頸問(wèn)題深入交換意見(jiàn)。

2.1?主旨報(bào)告

沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)陳溫福院士作了題為“生物炭：為了更好的未來(lái)”的主旨報(bào)告。報(bào)告認(rèn)為，生物炭是實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展、固定二氧化碳、提供高質(zhì)量農(nóng)業(yè)投入和產(chǎn)品的友好選擇;生物炭技術(shù)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)新的高水平平衡的可行途徑，特別是當(dāng)談到供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革時(shí)，生物炭在中國(guó)的意義更大。因此，為了更好地利用秸稈，克服環(huán)境問(wèn)題，陳溫福院士提出了基于生物炭的綜合利用路線(xiàn)圖：即在分散式生物炭生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)生物炭基肥料和土壤改良劑，提高土壤肥力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張福鎖院士在作題為“農(nóng)業(yè)向綠色發(fā)展轉(zhuǎn)變”的主旨報(bào)告中指出，多年來(lái)中國(guó)糧食產(chǎn)量?jī)H僅靠化肥、灌溉、塑料薄膜和其他化學(xué)品等資源的大量投入來(lái)保證，中國(guó)農(nóng)田土壤酸化明顯，從20世紀(jì)80年代到21世紀(jì)初，土壤pH值平均下降0.5個(gè)單位，這主要是由于過(guò)量使用氮肥造成的。因此，農(nóng)業(yè)向綠色、低碳發(fā)展轉(zhuǎn)變迫在眉睫，生物炭產(chǎn)業(yè)大有作為。

2.2?大會(huì)報(bào)告

來(lái)自國(guó)（境）內(nèi)外的14名知名專(zhuān)家及企業(yè)代表作了大會(huì)報(bào)告。韓國(guó)高麗大學(xué)Yong Sik Ok教授介紹了智能生物炭技術(shù)的發(fā)展機(jī)遇。美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)邢寶山教授介紹了生物炭在可持續(xù)作物生產(chǎn)和土壤應(yīng)對(duì)氣候變化中的作用。德國(guó)伍珀塔爾大學(xué)Jrg Rinklebe教授介紹了生物炭對(duì)水稻土中有毒元素的固定作用，認(rèn)為生物炭可作為一種非常有效的鈍化稻田土壤重金屬和有毒物質(zhì)的材料。澳大利亞新南威爾士大學(xué)Lukas Van Zwieten教授回顧了15年的生物炭研究成果，認(rèn)為生物炭不是魔法，但是了解它的特性可為農(nóng)業(yè)提供解決土壤問(wèn)題的新工具，生物炭在土壤碳庫(kù)周轉(zhuǎn)和養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程中可發(fā)揮重要作用。英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)Ondrej Masek教授介紹了英國(guó)生物炭研究中心在生物炭標(biāo)準(zhǔn)制定方面的工作及其在國(guó)際科學(xué)研究中的應(yīng)用情況。韓國(guó)漢陽(yáng)大學(xué)Ki-Hyun Kim教授分享了生物炭、活性炭等先進(jìn)功能材料的空氣凈化性能。澳大利亞紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)Nanthi Bolan教授總結(jié)了生物炭的多功能應(yīng)用：碳儲(chǔ)存、土壤修復(fù)、水質(zhì)凈化、催化劑、動(dòng)物飼料、提高土壤生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量等。

中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所張佳寶研究員介紹了提高我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)旱地土壤生產(chǎn)力的技術(shù)及作用機(jī)理。沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)汪景寬教授分享了中國(guó)黑土地區(qū)耕地質(zhì)量與推廣技術(shù)。天津大學(xué)陳冠益教授介紹了應(yīng)用功能導(dǎo)向的生物質(zhì)熱解方法制備生物炭的技術(shù)。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)林啟美教授認(rèn)為生物炭改良作用是增加土壤有機(jī)質(zhì)的一個(gè)解決方案。

來(lái)自合肥德博生物能源科技有限公司趙成武經(jīng)理介紹了高價(jià)值生物質(zhì)炭化技術(shù)及應(yīng)用。承德華凈活性炭有限公司張鵬遠(yuǎn)經(jīng)理預(yù)測(cè)了木質(zhì)活性炭的未來(lái)發(fā)展行情。浙江長(zhǎng)三角聚農(nóng)科技開(kāi)發(fā)有限公司于晨旭教授分享了生物炭生產(chǎn)自動(dòng)化移動(dòng)工廠(chǎng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)技術(shù)。

3?分會(huì)場(chǎng)專(zhuān)題報(bào)告

本次會(huì)議在大會(huì)報(bào)告之后，設(shè)置了5個(gè)分會(huì)場(chǎng)，來(lái)自國(guó)（境）內(nèi)外的96名專(zhuān)家、學(xué)者、企業(yè)代表圍繞生物炭制備及材料、生物炭與農(nóng)業(yè)、生物炭與生態(tài)環(huán)境（無(wú)機(jī)污染/有機(jī)污染）、生物炭與碳氮循環(huán)、生物炭與黑土地保護(hù)等專(zhuān)題展開(kāi)研討及深入交流（表3）。

3.1?生物炭制備及材料

本專(zhuān)題共有21名專(zhuān)家作報(bào)告，其中，國(guó)（境）外專(zhuān)家7名，國(guó)（境）內(nèi)專(zhuān)家14名。生物質(zhì)材料及炭化條件不同，生物炭性質(zhì)及其施用效應(yīng)也會(huì)存在差異[3]。因此，創(chuàng)新生物炭制備及利用方法具有重要意義。近年來(lái)，生物炭在解決全球生態(tài)環(huán)境安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面的作用已獲得普遍認(rèn)可，被學(xué)術(shù)界譽(yù)為“黑色黃金”，許多國(guó)家都成立了專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)來(lái)研究生物炭理論與應(yīng)用前景。

新西蘭奧克蘭大學(xué)Ajit Sarmah教授從宏觀(guān)到納米尺度介紹了生物炭利用的創(chuàng)新方法。韓國(guó)世宗大學(xué)Hocheol Song教授分享了多功能生物炭的制備及其在環(huán)境治理中的應(yīng)用情況。華北電力大學(xué)王祥科教授介紹了碳基納米材料的合成及其在污染治理中的應(yīng)用，認(rèn)為納米材料與技術(shù)是實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染物分離與提取的重要途徑。

研究表明，雞糞、秸稈等長(zhǎng)期施入可導(dǎo)致設(shè)施土壤重金屬不同程度的積累，產(chǎn)生污染并增加其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[4]。抗生素作為飼料添加劑被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)，從而進(jìn)入食物鏈，人類(lèi)大量使用抗生素帶來(lái)的抗生素抗性基因的擴(kuò)散和傳播普遍存在，已開(kāi)始威脅到全球人群的健康[5]。朱永官等[6]對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)豬糞、豬糞生產(chǎn)的堆肥以及施堆肥后的土壤樣品進(jìn)行抗性基因分析，并檢測(cè)到幾乎涵蓋目前已知絕大多數(shù)抗生素類(lèi)型的149種抗性基因，抗生素和抗性基因（耐藥性）污染已經(jīng)成為一個(gè)全球性的環(huán)境健康問(wèn)題。因此，利用作物秸稈及畜禽糞便來(lái)制備生物炭，必須考慮其原料及生物炭施用所帶來(lái)的環(huán)境和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

3.2?生物炭與農(nóng)業(yè)

生物炭在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。本專(zhuān)題共有21名專(zhuān)家作報(bào)告，其中，國(guó)（境）外專(zhuān)家6名，國(guó)（境）內(nèi)專(zhuān)家15名。韓國(guó)延世大學(xué)Sang Soo Lee教授介紹了基于生物炭的土壤改良對(duì)水資源安全的保障。日本九州大學(xué)Yoshiyuki Shinogi教授介紹了生物炭對(duì)適應(yīng)性農(nóng)業(yè)的挑戰(zhàn)。美國(guó)路易斯安那州立大學(xué)農(nóng)業(yè)中心Jim J Wang教授系統(tǒng)介紹了功能化生物炭在農(nóng)業(yè)和環(huán)境方面的應(yīng)用情況，提出生物炭在農(nóng)業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和挑戰(zhàn)：（1）各類(lèi)農(nóng)業(yè)廢棄物生物炭增值產(chǎn)品開(kāi)發(fā)呈指數(shù)式增長(zhǎng);（2）具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的專(zhuān)用產(chǎn)品;（3）肥料、環(huán)境修復(fù)、廢物管理和養(yǎng)分回收;（4）增值生物炭的穩(wěn)定性和可重用性;（5）增值和功能化生物炭的生態(tài)毒性;（6）生物炭在水生環(huán)境的應(yīng)用。

近年來(lái)，煙稈炭化還田受到業(yè)界高度重視，這是因?yàn)闊煻捄写罅坎≡荒苤苯舆€田，因此將煙稈炭化并用于煙田土壤改良[7-8]、煙草連作障礙調(diào)控[9]及青枯病防控[10]，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著生物質(zhì)熱裂解技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化水平的提高[11]，社會(huì)各界對(duì)生物炭特性的認(rèn)知程度不斷提高，以“三聚環(huán)保模式”為代表的農(nóng)作物秸稈炭化還田-土壤改良技術(shù)得到廣泛應(yīng)用[12]，成為土壤可持續(xù)管理的重要途徑。因此，從某種程度講，“炭基農(nóng)業(yè)”時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。

3.3?生物炭與生態(tài)環(huán)境

本專(zhuān)題分為無(wú)機(jī)污染和有機(jī)污染兩個(gè)子專(zhuān)題。無(wú)機(jī)污染子專(zhuān)題有21名專(zhuān)家作報(bào)告，其中，國(guó)（境）外專(zhuān)家5名，國(guó)（境）內(nèi)專(zhuān)家16名;有機(jī)污染子專(zhuān)題有11名專(zhuān)家作報(bào)告，其中國(guó)（境）外專(zhuān)家2名，國(guó)（境）內(nèi)專(zhuān)家9名。

在無(wú)機(jī)污染子專(zhuān)題，美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)高斌教授分享了工程生物炭特性及其在水、土、氣凈化和痕量揮發(fā)物去除中的應(yīng)用情況。浙江大學(xué)陳寶梁教授從材料到設(shè)備的角度介紹了生物炭的多重和多層結(jié)構(gòu)及其潛在的環(huán)境應(yīng)用效應(yīng)[13]。上海交通大學(xué)曹心德教授的報(bào)告區(qū)分了生物炭還原Cr（VI）的電子供體和介導(dǎo)機(jī)制，認(rèn)為生物炭具有豐富的供/受電子能力，在還原Cr（VI）過(guò)程中，土壤中的鐵、有機(jī)酸和細(xì)菌都參與了電子傳遞過(guò)程，從而影響了Cr（VI）的還原速率。鐵生物炭通過(guò)對(duì)鐵（0）的還原能力和對(duì)無(wú)定形鐵礦物的吸附能力來(lái)固定土壤。廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所李芳柏研究員詳細(xì)解讀了用于重金屬污染控制的ZVI@biochar（零價(jià)鐵生物炭）的設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用情況，認(rèn)為生物炭是一種很有前途的金屬固定器，ZVI@biochar的協(xié)同效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它們本身。同時(shí)認(rèn)為生物炭改良土壤可能會(huì)增加二次環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，如果釋放到土壤溶液中，將會(huì)增加對(duì)稻米的生物有效性，因此，利用生物炭改良水稻土應(yīng)慎重考慮。

在有機(jī)污染子專(zhuān)題，南開(kāi)大學(xué)孫紅文教授詳細(xì)介紹了生物炭與有機(jī)污染物的相互作用及其在農(nóng)田污染修復(fù)中的應(yīng)用，認(rèn)為吸附機(jī)理取決于化學(xué)性質(zhì)，對(duì)于極性化學(xué)物質(zhì)，中等溫度的生物炭可能表現(xiàn)出最高的吸附能力;生物炭與土壤組分的相互作用使生物炭在土壤中的吸附能力隨時(shí)間的增加而降低，高溫生物炭可以通過(guò)催化水解和氧化來(lái)促進(jìn)有機(jī)污染物的化學(xué)降解;低溫生物炭可以通過(guò)增加微生物的豐度來(lái)促進(jìn)生物降解。昆明理工大學(xué)潘波教授介紹了生物炭的反應(yīng)性及其在有機(jī)污染物去除中的應(yīng)用。

生物炭表面持久性自由基在Cr（VI）去除過(guò)程中的生成和消亡為持久性自由基在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化提供了重要的參考價(jià)值。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者在生物炭對(duì)有機(jī)污染物遷移轉(zhuǎn)化[14]及生物炭表面環(huán)境持久性自由基在去除Cr（VI）過(guò)程中的轉(zhuǎn)化[15]等方面取得了重要研究進(jìn)展。

3.4?生物炭與碳氮循環(huán)

本專(zhuān)題共有9名專(zhuān)家作報(bào)告，其中，國(guó)（境）外專(zhuān)家3名，國(guó)（境）內(nèi)專(zhuān)家6名。浙江大學(xué)徐建明教授解讀了生物炭對(duì)土壤N2O排放和微生物氮循環(huán)基因的影響，認(rèn)為無(wú)論水分水平和N形態(tài)如何，生物炭會(huì)增加反硝化基因的豐度，即nirK、nirS和nosZ，從而增加N2O排放;隨著生物炭芳香度的增加或熱解溫度的升高，其N(xiāo)2O排放和反硝化基因減少，易礦化碳的去除也會(huì)使N2O排放和反硝化基因減少。澳大利亞格里菲斯大學(xué)徐志宏教授就開(kāi)發(fā)和應(yīng)用基于生物炭的新型解決方案和技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)解讀，包括用于食品安全和環(huán)境未來(lái)的生物炭研究與應(yīng)用技術(shù)、具有成本效益的生物炭解決方案及技術(shù)、基于科學(xué)的生物炭標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用（1.0版）等，從而在控制土壤-植物生態(tài)系統(tǒng)中碳和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的關(guān)鍵生物地球化學(xué)循環(huán)方面，增進(jìn)對(duì)生物產(chǎn)品和技術(shù)關(guān)鍵機(jī)制的理解。

3.5?生物炭與黑土地保護(hù)

本專(zhuān)題共有13名專(zhuān)家作報(bào)告，其中，國(guó)（境）外專(zhuān)家7名，國(guó)（境）內(nèi)專(zhuān)家6名。德國(guó)尤里希研究中心Roland Bol教授做了題為“優(yōu)化肥料，從頭開(kāi)始”的報(bào)告，認(rèn)為磷肥中鈾的濃度是評(píng)價(jià)土壤中鈾積累的主要影響因素;土壤中鈾的積累也受到農(nóng)業(yè)管理（磷肥施用量、土地利用類(lèi)型）、土壤理化性質(zhì)的影響，這些因素應(yīng)在政治層面加以考慮和調(diào)整，以限制施肥引起的鈾污染所造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。華盛頓州立大學(xué)Markus Flury教授介紹了生物炭粒徑對(duì)砂土、粉砂壤土和黏土保水性能的影響。莫斯科蒂米爾亞澤夫農(nóng)業(yè)科學(xué)院Lvan Vasenev教授介紹了俄羅斯黑土的智能管理、監(jiān)測(cè)和保護(hù)工作，對(duì)我國(guó)東北地區(qū)黑土地利用和保護(hù)具有重要借鑒意義。

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)李保國(guó)教授在“中國(guó)的土壤退化、水資源短缺和糧食安全”的報(bào)告中，認(rèn)為中國(guó)未來(lái)的糧食安全在于：（1）在保護(hù)土壤資源基礎(chǔ)上，大幅度提高作物水分生產(chǎn)力;（2）開(kāi)發(fā)符合可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的區(qū)域化精準(zhǔn)農(nóng)田水土管理技術(shù);（3）提高并突破資源利用效率，以解決土壤-水-食物-環(huán)境的關(guān)系;（4）大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)。針對(duì)中國(guó)區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展，李保國(guó)教授建議：東北地區(qū)要發(fā)展保護(hù)性耕作制度;華北地區(qū)應(yīng)發(fā)展水分適應(yīng)型輪作制度，提高產(chǎn)量、減少水分脅迫;東南地區(qū)應(yīng)做好稻田土壤污染防治工作;西南地區(qū)應(yīng)重視水土保持;西北地區(qū)則要做好鹽堿化治理和水土保持工作。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所張旭東研究員作了題為“黑土資源安全與耕作制度改革”的報(bào)告，認(rèn)為玉米秸稈覆蓋免耕可顯著提升黑土綜合功能：（1）顯著促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)積累，遏制黑土退化;（2）改善土壤養(yǎng)分循環(huán)，降低養(yǎng)分損失，提高化肥利用率;（3）提高土壤水分保蓄能力，增加降水截獲，減少土壤蒸發(fā);（4）解決秸稈焚燒問(wèn)題，降低面源污染;（5）農(nóng)機(jī)-農(nóng)藝結(jié)合為東北黑土的保護(hù)及可持續(xù)利用奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

4?研究生專(zhuān)場(chǎng)

本次會(huì)議設(shè)置生物炭與農(nóng)業(yè)、生物炭與生態(tài)環(huán)境、生物炭與農(nóng)業(yè)環(huán)境3個(gè)研究生專(zhuān)場(chǎng)，來(lái)自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)、浙江省生物炭工程技術(shù)研究中心及英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)等24個(gè)大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)的39名研究生作了口頭報(bào)告（表4），同時(shí)將口頭報(bào)告內(nèi)容做成會(huì)議墻報(bào)，進(jìn)行廣泛交流。會(huì)議主辦方組織專(zhuān)家對(duì)研究生口頭報(bào)告及墻報(bào)進(jìn)行評(píng)審，并對(duì)優(yōu)秀口頭報(bào)告及墻報(bào)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。

5?會(huì)議成果

本次會(huì)議共有102位國(guó)（境）內(nèi)外知名專(zhuān)家、學(xué)者和企業(yè)高管就生物炭基礎(chǔ)理論研究、炭化裝備與工藝開(kāi)發(fā)、生物質(zhì)熱解示范工程建設(shè)、功能性生物炭材料制備、炭基產(chǎn)品研發(fā)、生物炭標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等內(nèi)容作了精彩匯報(bào)，為生物炭在耕地質(zhì)量提升、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)建設(shè)特別是東北黑土地保護(hù)等方面的廣泛應(yīng)用起到了積極推動(dòng)作用。

與會(huì)專(zhuān)家認(rèn)為，要保證糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，就必須遵循農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)規(guī)律，“取之于田、用之于田”，以生物炭產(chǎn)品為技術(shù)載體，補(bǔ)炭（碳）減氮（肥）、以炭（碳）鎖氮（肥）、活化磷鉀，實(shí)現(xiàn)秸稈的間接炭化還田改土，在秸稈、環(huán)境、耕地永續(xù)利用與糧食安全之間架起一座綠色、循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的橋梁。

會(huì)議期間，成立黑土國(guó)際研究合作聯(lián)盟（iRCN-BS）并發(fā)布宣言。黑土國(guó)際研究合作聯(lián)盟的代表，與世界主要機(jī)構(gòu)和相關(guān)研究單位一起，共同宣布致力于世界范圍內(nèi)黑土科學(xué)、技術(shù)與管理方面的合作研究。

本次會(huì)議由《BIOCHAR》編輯部牽頭組織，由沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)主辦。《BIOCHAR》是我國(guó)乃至國(guó)際上第一份生物炭領(lǐng)域?qū)I(yè)刊物，涵蓋農(nóng)業(yè)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域。刊物下設(shè)生物炭制備、生物炭材料、生物炭與可持續(xù)農(nóng)業(yè)、生物炭與

生態(tài)環(huán)境、生物炭與氣候變化、生物炭與農(nóng)村發(fā)展等欄目。本次會(huì)議的主題和議題與《BIOCHAR》的辦刊方向和欄目設(shè)置高度契合，充分說(shuō)明《BIOCHAR》期刊和本次會(huì)議對(duì)生物炭研究的引領(lǐng)作用。作為本次會(huì)議的牽頭組織者，《BIOCHAR》編輯部為全球?qū)W者搭建了一個(gè)高效優(yōu)質(zhì)的學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，而本次會(huì)議也必將促進(jìn)《BIOCHAR》期刊傳播和辦刊質(zhì)量的進(jìn)一步提升，二者有效結(jié)合取得了雙贏效果。

6?展望

生物炭是個(gè)新興的研究領(lǐng)域，涵蓋農(nóng)業(yè)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科。多年來(lái)，廣大科研人員和企業(yè)界人士致力于生物炭研究和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，并取得一些積極成果[16]。本次會(huì)議涵蓋了國(guó)（境）內(nèi)外生物炭從研究到應(yīng)用的各個(gè)層面，是一次開(kāi)放、互享、共贏的盛會(huì)。通過(guò)廣泛交流和深入探討，真實(shí)展現(xiàn)了當(dāng)前生物炭研究與應(yīng)用領(lǐng)域的最新成果，也基本探明制約生物炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題所在，為未來(lái)研究指明了方向。

6.1?生物炭制備及材料

（1）生物質(zhì)材料及炭化條件不同，生物炭性質(zhì)及其施用效應(yīng)存在差異，應(yīng)積極開(kāi)展生物炭生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化研究;（2）改性生物炭在環(huán)境修復(fù)中得到了廣泛應(yīng)用，但是生物炭改性費(fèi)用較高，其潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)需要深入研究;（3）生物炭粉末無(wú)法從水或土壤中快速有效分離，使用后的生物炭粉末易造成二次污染;（4）高溫?zé)峤庵苽溥^(guò)程導(dǎo)致生物炭表面含氧官能團(tuán)分解，因而其對(duì)重金屬的吸附去除性能有限，如何實(shí)現(xiàn)生物炭與水體的快速分離以及提高生物炭的吸附性能是生物炭材料大規(guī)模應(yīng)用的重大挑戰(zhàn)。

6.2?生物炭與農(nóng)業(yè)

生物炭在改善酸性土壤、保持土壤水分、促進(jìn)根際土壤微生物活性、增強(qiáng)土壤肥力和助力發(fā)展綠色可持續(xù)農(nóng)業(yè)方面均有巨大應(yīng)用潛力，但是生物炭對(duì)土壤的改良機(jī)理依然不明晰，其長(zhǎng)效性如何也不清楚。因此，需要針對(duì)生物炭對(duì)不同類(lèi)型土壤及作物的作用進(jìn)行全面長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，相關(guān)研究不應(yīng)局限于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的重現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)規(guī)律的總結(jié)，應(yīng)深入微觀(guān)層面詳細(xì)分析現(xiàn)象形成的機(jī)理。

6.3?生物炭與生態(tài)環(huán)境

目前在修復(fù)污染環(huán)境、凈化水質(zhì)、抑制溫室效應(yīng)、去除有機(jī)污染物、固定重金屬及有機(jī)固體廢物堆肥等方面取得了較好的發(fā)展，但是在土壤或水系中施入大量生物炭后其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)尚缺乏系統(tǒng)研究;畜禽糞便及其衍生產(chǎn)品中抗生素和抗性基因（耐藥性）污染已經(jīng)成為全球性的環(huán)境健康問(wèn)題，必須考慮畜禽糞便原料及其炭化產(chǎn)品施用所帶來(lái)的環(huán)境和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。因此，合理評(píng)價(jià)生物炭在農(nóng)業(yè)和環(huán)境方面的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。今后還要更多關(guān)注生物炭中持久性自由基的危險(xiǎn)性。

6.4?生物炭與碳氮循環(huán)

目前在生物炭對(duì)土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)變化、團(tuán)聚體組成、固碳增匯、土壤N2O排放、肥料利用率、硝化速率、NH4+/NH3吸附、NO3-吸附以及土壤微生物氮素固持等方面已經(jīng)取得很多進(jìn)展。但是，田間施用生物炭作為土壤改良材料，仍需根據(jù)不同土壤條件、氣候類(lèi)型綜合考慮，其對(duì)土壤的長(zhǎng)期培肥及作物增產(chǎn)效果，仍有待長(zhǎng)期定位試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

6.5?生物炭與黑土地保護(hù)

建議在iRCN-BS聯(lián)盟體系下，優(yōu)先開(kāi)展導(dǎo)致黑土肥力降低的關(guān)鍵因素、如何修復(fù)退化黑土等方面的研究。要持續(xù)發(fā)展保護(hù)性耕作制度，提高作物秸稈覆蓋免耕的農(nóng)學(xué)及環(huán)境效應(yīng)。利用秸稈資源優(yōu)勢(shì)大力推廣“農(nóng)作物秸稈炭化還田-土壤改良技術(shù)”，推動(dòng)農(nóng)業(yè)“綠色、低碳、高效”發(fā)展。

6.6?生物炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展

目前，生物炭企業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，但存在生物炭生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、產(chǎn)品質(zhì)量不統(tǒng)一現(xiàn)象，相關(guān)企業(yè)應(yīng)積極響應(yīng)國(guó)家政策，和科研機(jī)構(gòu)合作開(kāi)展生物炭及炭基肥生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化研究及應(yīng)用。

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（責(zé)任編輯：柯文輝）