农作物秸秆生物炭对土壤改良的作用

柴文武

生物炭是有机物原料在完全或部分缺氧环境下，产生的一种有机物质，其特性含碳量丰富、性质稳定。在自然条件下，生物炭呈碱性，可用来改善酸性土壤;生物炭的体重小，表面积大，吸附能力强，可用来提高土壤通气性，改善土壤持水能力，使农作物更好生长。

研究表明，秸秆生物炭对土壤修复有改良效果，使用5%秸秆生物炭修复土壤中的铅、镉、锌的含量，并连续培养42天，可提高土壤pH值0.42，TCLP-P提高107.56%。5%秸秆生物炭处理的TCLP提取态铅、镉、锌分别降低了10.44%、19.79%、5.02%，有效降低了土壤重金属迁移性。无论土壤是否受到铅锌尾矿污染，3%生物炭能够抑制铅锌尾矿污染导致的土壤pH值降低;添加3%生物炭均能显著提高土壤pH。农作物桔杆生物炭对尾矿污染土壤和未污染土壤中重金属有效态的影响不同，与未污染土壤进行比较，3%生物炭的钝化作用并不能消除铅锌尾矿污染导致的重金属有效态含量的增多。秸秆和生物炭还田均显著提高0～20厘米和20～40厘米深度土壤的TOC（TOC是指总有机碳，反映的是水体受到有机物污染的程度）和土壤大团聚体数量R（0.25）（其值越大表示土壤的团聚度越高，团聚体稳定性便越强，土壤抗侵蚀能力越强），秸秆生物炭还田对0～20厘米深度土壤平均重量直径的提升更为显著。

生物炭还改变了细菌的群落构成和化学性质，土壤全氮、碳和氮比例、pH、有效磷和阳离子交换能力对细菌群落结构变化贡献较大，其中提高土壤细菌群落多样性和丰富度的主控环境因子是全氮和pH。在适宜的的条件下才能保證土壤微生物的活力，提高土壤的肥力水平。生物炭施加到土壤后，在对玉米非根际土壤微生物群落的相对丰度及多样性产生了较大的影响，非根际土壤微生物群落的相对丰度和多样性明显提升，而根际土壤微生物群落的相对丰度及多样性变化较小。空白对照组和施炭实验组玉米根际土壤微生物群落多样性及相对丰度均随着时间推移而增加。

农作物秸秆生物炭与其他的营养肥料按一定的比例相结合，例如，用生物炭和鸡粪进行镉污染土壤修复，过程中降低玉米根、茎、叶中镉的含量，也显著减小土壤中的有效态镉含量以及玉米重金属镉的转运系数和富集系数。用生物炭和鸡粪进行镉污染土壤修复可通过增强玉米的抗氧化性能，从而促进镉胁迫下玉米生长;且二者联合应用更有利于降低土壤镉的生物有效性，减少玉米对镉吸收和叠加。

实验表明，施用秸秆生物炭能使葡萄园土壤容重降低9.40%，土壤中的含水量增加30%以上;葡萄园土壤有机质、速效磷和速效钾含量随秸秆生物炭施用年份延长而逐年增加;在施用生物炭的第2年和第3年，葡萄产量分别增加了11.74%和20.07%;葡萄的总酸含量降低了6.30%和10.34%;总糖含量和糖酸比分别提高了6.29%和10.34%、13.51%和25.04%，葡萄施用秸秆生物炭的产量更高、品质更佳。