jf生物炭对土壤环境及作物生长影响的研究进展_姜玉萍

  本文关键词：生物炭对土壤环境及作物生长影响的研究进展，由笔耕文化传播整理发布。

导读： 姜玉萍，等．生物炭对土壤环境及作物生长影响的研究进展·411·改良修复土壤、减少温室气体排放从而调节气候等也受其影响。因此，近年来，国内外越来越多的学者研究有关以热裂解方式生产生物炭，并将改良环境、提高作物产量等其运用到修复土壤、方面。尤其

姜玉萍，等．生物炭对土壤环境及作物生长影响的研究进展·411·

改良修复土壤、减少温室气体排放从而调节气候

等也受其影响。因此，近年来，国内外越来越多的学者研究有关以热裂解方式生产生物炭，并将

改良环境、提高作物产量等其运用到修复土壤、

方面。尤其在生物炭的制备、特征和特性、对土壤环境修复及作物增产等方向作了大量的研

［3，4］

。虽然我国生物炭的生产资源丰富，究但其作用及应用的研究才刚刚开始

，其在农业及环境中的应用也尚未受到足够的重视，此外，国内

［1］

越大，pH值也相应提高。此外，其生物学稳定性

与热裂解温度有关，通常热裂解温度越高，易热生物炭中难分解碳解含碳化合物残留量则越低，

物质比例相应增高，其生物学稳定性则会增大。生物炭表面积、羧基官能团决定了生物炭的阳离子交换量（CEC），在一定温度范围内，生物炭表

同时生面积达到最大时，CEC也同样达到最大，物质原料也对CEC有影响

［9］

。

生物炭的持水量与热裂解温度有关，一般情况下，持水量与热裂解温度呈反比，，如Chun等

［10］

外很多学者对生物炭的制备技术心存疑虑。鉴

于此，本文就生物炭对土壤环境及对作物肥效及肥效机理等方面作一综述。

对秸秆炭的研究发现，等热裂解温度为

－4－2

300℃时，生物炭的持水量是13×10mL·m，

1生物炭的特征与特性

生物炭属于黑炭的一种，是由植物生物质在

而当热裂解温度升至在700℃时，其持水量则降

－4－2至4.1×10mL·m，酸性基团则下降到0.3

mmol·g－1，·g－1，碱性基团则升至0.29mmol其原生物炭表面的极性官因可能是热裂解温度升高，

从而使生物炭持水量减少，同时能团则会减少，

生物炭的酸性基团会随热裂解温度升高而减少，但碱性基团则会增加，最终导致总官能团减少，

从而官能团的密度也相应减少。

完全或部分缺氧情况下经热解炭化产生的一类

［2］

具有高度热稳高度芳香化的难熔性固态物质，

定性和较强的吸附特性。生物炭的pH值易受裂

解温度影响，一般情况下呈碱性，且裂解温度越pH值越高高、

［5］

。常见的生物炭包括木炭、小麦

稻草等秸秆炭、竹炭、稻壳炭等，生物质炭主要成分是碳（一般可达60%以上），其次是氢、氧、灰

［6］

。据Demirbas分等（包括钾、钙、钠、镁、硅等）

［2］

报道，生物质炭的元素组成为碳（66.6%～

2

2．1

生物炭对土壤环境的影响

对土壤物理性质的影响

目前，关于生物炭对土壤性质的影响研究多

87.9%），氢（1.2%～2.9%），氧（10.6%～

26.6%），且最终炭化温度决定了元素的组成，其含碳量及灰分含量随着最终炭化温度的升高而

［4］

增加，而氢和氧的含量则恰恰相反。有机碳大多以稳定芳香环不规则叠层堆积存在于生物炭

［7］

中，含羟基（－OH）、烯烃（C=C）。生物炭具有多孔性、巨大表面积及羧基基团，因而具有较大的离子交换量（CEC）。

生物质种类和来源对生物炭化学成分影响［7］

较大。生物炭含碳量通常在木本植物中较高，而矿质养分含量则相对较低；而厩肥及秸秆中二者含量则相反。原生物质在生物炭中的残留碳含量、挥发有机物含量、含氮量随热裂解温度升高而减少。生物炭的固定碳含量（难分解碳物pH值［8］随热裂解温度质）、矿物质（灰分）含量、

升高而提高，灰分是碱性物质，所以生物炭的pH值由灰分含量决定，热裂解温度越高，灰分含量

［8］

集中在风化土及典型热带贫瘠土壤上。木炭因

其空隙结构，具有很大的表面积，对土壤的物理性质，如土壤的保水性和团聚体的形成有一定影响

［11］

。生物炭对土壤类型持水量的影响通常不

［12］

生物炭与土壤的比表面积相对大小及生物明显，

炭的亲水性决定了不同类型土壤的持水量

。

富含生物炭的土壤因此具有更多有机质，更高的持水能力及更高的养分保持能力，可以更好的利P，K等用N，壤温度

［12］

［11］

。研究发现生物炭通常可以通过

增加土壤吸热能力，进而提高土增深土壤颜色、

。此外，生物炭之所以可以改良土壤质

［11］

地是因为其容重低、粘性差，因此降低了粘质土壤的容重和硬度

。此外，加入生物炭的土壤的

pH值可以增阳离子交换容量可提高5%～20%，

加1。此外，适量添加生物炭的土壤的有机碳、全氮及微生物呼吸系统也会相应增加

［12］

。

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