生物碳对农作物及土壤环境的影响

于丽娜 曹慧 杨爱华 宋海淼

1 生物碳的介绍

生物碳（Biochar）是生物质原料（通常是秸秆、稻壳、果壳、木屑等农林废弃物以及家畜粪便）在完全绝氧或部分缺氧条件下经高温热裂解产生的一类高度芳香化和高稳定性的高碳固体产物。生物碳自身具有较高的稳定性，pH呈碱性特征和富含养分物质，以及具有保水、持留养分、改善土壤环境质量、利于微生物繁殖等优点，对土壤物理化学性质的变化起着重要作用。作为一种新型的环境功能材料，生物碳为农林业废弃物资源的再利用提供了新思路，而且生物碳在土壤改良方面也有着不俗的影响力。虽然国内外对生物炭的研究还处于起步阶段，但可预见生物碳在未来将有广阔的应用前景。

2 生物碳对农作物的影响

2.1 烤烟

研究表明，施用量为10～30克/公斤的生物碳可明显提高烤烟株高、增加有效叶数量、最大烤烟叶面积及干物质量，改善烟叶品质。当施用20克/公斤生物碳时，最利于烤烟生长和优质烟叶形成。由于烤烟不同生理时期的营养需求不同，所以在不同时期施用生物碳对烤烟的生长有不同的影响。在团棵期，施用生物碳时烤烟的有效叶数和最大叶面积均低于不施生物碳时，表现为抑制作用。但从现蕾期开始，施用生物碳可有效促进烤烟生长，表现为明显的促进作用。

2.2 小麦

研究表明，施用1%（占土壤的比例）750℃下制备的生物碳对小麦具有一定的生长促进作用。生物碳在促进小麦生长的同时，还可以提高小麦对氮素的吸收量、土壤中氮素的残留量，从而减少土壤—小麦体系中氮素的損失量。

3 生物碳对土壤环境的影响

3.1 对土壤理化性质的影响

土壤孔隙是土壤的重要特质，大孔隙可加速空气流通，小孔隙则利于保持土壤湿润度。而生物碳作为燃烧产物，具有广泛的孔径分布。当土壤中施用生物碳时，小粒径的生物碳与土壤颗粒形成微小团粒结构，生成了大量的细小孔隙，增加了土壤对水分子的吸着能力。有研究表明，随着土壤中生物碳的添加量从0克/公斤增加到20克/公斤时，土壤比表面积从130平方米/克增至153平方米/克，土壤比容积增大，土壤收缩程度减小，土壤的保水能力提高18%。

3.2 对土壤生物量和微生物群落结构的影响

施用生物碳可以增加土壤中营养元素和微生物生长繁殖所必须的碳源，保持土壤湿润度，利于微生物的生长繁殖。且施用生物碳后，增加土壤孔隙含量，为微生物提供良好的生活环境。另外，由于生物碳具有吸附作用，所以生物碳还可吸附部分土壤中的有害物质，减少对微生物生长的抑制作用。

施用生物炭能够改善土壤结构，增加土壤的孔隙度与通气量，增加土壤含水量，通过发达的空隙，增加根际区水分的滞留。生物炭作为一种新型的环境功能材料，为农业和林业废弃物资源的利用提供了新的思路，可以预见生物炭在土壤学和农林业生产方面将有广阔的应用前景。