生物炭對土壤肥料的作用及未來研究方向

唐松濤

（淮安市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇淮安 223001）

科技的發(fā)展推動了農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，各種新型農(nóng)業(yè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言，土壤是農(nóng)作物生長發(fā)育的基礎(chǔ)條件，而土壤在長期使用后會出現(xiàn)肥力不足的現(xiàn)象，進(jìn)而影響農(nóng)業(yè)發(fā)展。為保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須對土壤進(jìn)行施肥，以保證土壤肥力。生物炭作為一種綜合肥料，能夠有效提高土壤肥力，為農(nóng)作物生長提供保障。

1 生物炭概述

生物炭指有機(jī)化合物能夠在含氧量低的環(huán)境中進(jìn)行低溫處理，發(fā)生裂解反應(yīng)形成固體生物炭，在土壤中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄物、生物能源再利用和改良土壤的作用[1]。生物炭是由少量礦物質(zhì)、大量碳物質(zhì)和揮發(fā)有機(jī)物所構(gòu)成，屬于堿性碳，憑借本身的多孔、大面積特征能夠使碳元素本身的吸附與離子交換等能力得以提升。生物炭在土壤改良中的應(yīng)用不僅能提高農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量，還對農(nóng)業(yè)的長效發(fā)展起著積極的作用。

2 生物炭對土壤肥料的作用

2.1 對土壤有機(jī)質(zhì)的作用生物炭作用與肥料間存在相同性，生物炭和肥料都可以起到改良土壤的作用，提高土壤肥力，使農(nóng)作物生長和土壤之間的黏合度更高。但是，土壤本身具有機(jī)理性，生物炭在農(nóng)作物生長中的應(yīng)用也呈現(xiàn)階段性特征，因此，生物炭在實際應(yīng)用中需要不斷進(jìn)行階段調(diào)整，在調(diào)整期間生物炭無法對土壤質(zhì)量進(jìn)行改良，也無法為農(nóng)作物生長提供生長肥料?，F(xiàn)階段，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者在使用生物炭改良土壤時，主要從兩方面進(jìn)行，一是生物炭階段調(diào)整后實行免耕工作，二是考慮階段特征后，實行土壤堆肥處理[2]。但是，無論從哪一方面處理土壤都會出現(xiàn)時間差，若間隔時間長，會降低生物炭的使用效率，最終使用效果也不佳。同時，土壤中的生物炭是極難揮發(fā)的，從而導(dǎo)致土壤中的碳含量急劇增加，而為了使生物炭能夠真正起到土壤改良的作用，相關(guān)工作人員必須在明確土壤屬性的前提下選擇合適的肥料，防止生物炭與肥料發(fā)生反應(yīng)，起到反作用效果。

2.2 對土壤化學(xué)性質(zhì)的作用第一，土壤化學(xué)性質(zhì)一般表現(xiàn)在其養(yǎng)分與酸堿度兩方面，生物炭通過加工形成堿性物質(zhì)，應(yīng)用在土壤中，使氫離子與生物炭內(nèi)鹽基離子發(fā)生交換，在一系列化學(xué)反應(yīng)后，土壤pH值上升，達(dá)到中和土壤酸堿度的目的。第二，生物炭產(chǎn)生的正負(fù)電荷會吸附土壤有機(jī)物，為土壤提供養(yǎng)分[3]。第三，由動物糞便分解的生物炭礦物質(zhì)含量豐富，能夠提高土壤的氮磷鉀含量。

2.3 對土壤理化性質(zhì)的作用生物炭內(nèi)部的孔隙大，具有較強(qiáng)的親水性，其應(yīng)用在土壤中能夠?qū)崿F(xiàn)松土、降低硬度的作用，進(jìn)而改良土壤性能，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。同時，生物炭也能夠調(diào)節(jié)土壤的滲水性，提高土壤水分含量，進(jìn)而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。此外，生物炭還可以改良被重金屬污染的土壤，首先，生物炭具有微孔、表面積大的特征，吸附性強(qiáng)，能夠吸附土壤中的重金屬；其次，生物炭表面氧官能團(tuán)數(shù)量多，能夠降低土壤的污染度，有效控制重金屬含量；最后，生物炭能夠改變重金屬形態(tài)。

2.4 對農(nóng)作物生長的作用利用各種方式改良土壤肥料，其最終目的是提高農(nóng)作物產(chǎn)量，而應(yīng)用生物炭能夠有效提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和生長效率，例如，生物炭在茶樹、紫荊樹等作物生長中具有促進(jìn)作用。生物炭在作物生長中的作用可總結(jié)為兩點：一是生物炭含有揮發(fā)物質(zhì)，對作物生長有抑制作用；二是生物炭的合理使用能夠促進(jìn)作物的生產(chǎn)，如水稻土壤中使用生物炭可以提高土壤中碳、磷等物質(zhì)的含量，進(jìn)而提升水稻的產(chǎn)量[4]。

3 生物炭土壤肥料的未來研究

3.1 用量研究土壤中生物炭的用量標(biāo)準(zhǔn)不定，不同土壤的需求量不同，有些土壤需要的生物炭量大，有些土壤需要的生物炭含量少。對此，研究員需要根據(jù)土壤差異來確定合適的生物炭用量。此外，生物炭與肥料之間需要配合使用，彼此間相互融合、補(bǔ)充，實現(xiàn)互補(bǔ)作用，對此，研究員要加大兩者的配比應(yīng)用研究。

3.2 功能研究在對生物炭進(jìn)行研究時，關(guān)于生物炭自身功能的研究內(nèi)容較少，研究方向比較單一，只是針對土壤酸堿性方面進(jìn)行研究，關(guān)于生物炭其他方面的研究比較少[5]。因此，研究員需要完善生物炭功能性研究，開發(fā)生物炭本身的功能。此外，當(dāng)前生物炭研究中關(guān)于結(jié)構(gòu)特性缺乏準(zhǔn)確定義和相關(guān)研究，后續(xù)也需要展開相關(guān)研究。

3.3 改良研究生物炭能夠起到土壤改良的作用，成為土壤肥料。但是，生物炭由于受到土壤類型、溫度等因素影響，室溫研究得到的結(jié)果與實際應(yīng)用結(jié)果有所不同，兩種之間存在差異，而且當(dāng)前生物炭農(nóng)業(yè)用量也缺乏標(biāo)準(zhǔn)，因此，生物炭的實際應(yīng)用比較有限。對此，為了提高生物炭的應(yīng)用率，擴(kuò)大農(nóng)用范圍，研究員需要加大生物炭農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)方面的研究。此外，研究員需要加大生物炭的長期研究，從短期轉(zhuǎn)變?yōu)殚L期，深入了解生物炭對土壤的作用，并建立相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、制度等，使生物炭能夠在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中得到廣泛的應(yīng)用。

3.4 環(huán)保研究生物炭本身的成本比較低，產(chǎn)生的污染小，在一定程度上能夠緩解氣候變暖現(xiàn)象。因此，未來研究員要對生物炭固碳作用、土壤增肥效用、環(huán)境影響以及有機(jī)物腐化等方面的作用展開全面、深入的研究，使生物炭能夠達(dá)到長效應(yīng)用的目的[6]。同時，關(guān)于生物炭的自然影響方面的研究也比較少，未來需要加大其在自然環(huán)境影響方面的研究，了解空氣濕度、溫度對其的影響情況，有效提升生物炭的使用作用和效果。

4 結(jié)語

在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，生物炭能夠提升土壤肥力，在土壤有機(jī)質(zhì)、土壤化學(xué)性質(zhì)、土壤理化性質(zhì)、農(nóng)作物生長等方面都有積極的作用，能夠有效提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，積極推動農(nóng)業(yè)發(fā)展。但是，目前我國關(guān)于生物炭應(yīng)用方面的研究仍然處于初級階段，相關(guān)的研究和應(yīng)用技術(shù)都不夠成熟，程度也不夠深入，導(dǎo)致生物炭在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用不夠廣泛。對此，本文提出要加強(qiáng)在生物炭用量、自身功能、土壤改良以及環(huán)保等方面的研究，擴(kuò)大生物炭應(yīng)用領(lǐng)域研究，提高生物炭的使用率，推動我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。