生物炭对土壤养分及水分的影响

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生物炭对土壤养分及水分的影响

作者：孙爱华 华信 朱士江 来源：《安徽农业科学》2015年第08期

摘要：生物炭是在完全或部分缺氧条件下经生物质热解产生的一种难溶的固态物质，是含碳量高，结构稳定，孔隙大，吸附能力强，呈碱性的多用途材料。生物炭单独作为添加剂应用于土壤可以改善土壤理化性质，增加土壤持水能力，保持土壤养分，提高农作物的产量。与肥料混施，具有缓释功效，能延缓肥料在土壤中释放，降低养分的流失，提高肥料利用率。本文主要从生物炭特性以及生物炭对土壤理化性质、土壤持水能力、土壤养分等方面的影响展开综述，指出了目前研究中需要加强的方面，为生物炭在农业领域的应用推广提供了一些想法。 关键词：生物炭；理化性质；持水；养分

中图分类号：S216 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）08-064-03

生物炭（Biochar）是在一种完全或部分缺氧的条件下，由农作物秸秆、木质材料、禽畜粪便等有机材料经热解（通常 1 生物炭的特性

1.1 组成元素及结构 生物炭主要由C（一般含量在60%）、H、O、N、S等元素组成。生物炭的组成元素与制炭过程中的温度有关，具体表现在一定范围内，伴随着炭化温度的升高，C含量有所增加，H和O含量降低，灰分含量也大大增加[4]。生物炭熔沸点极高，可溶性极低，具有高度羧酸酯化、芳香化结构[5-6]和脂肪族链状结构[7]。羧基（-COOH）、羟基（-OH）、酚羟基（C6H6-OH）、脂族双键以及芳香化等典型结构特征[8]，使得生物炭具备极强的抗氧化能力和吸附能力[7]。

1.2 pH 生物炭呈碱性，pH一般在7～11，且随着裂解温度的增加，pH随之增加[9]。生物炭之所以呈碱性，与生物质原料中所含矿质元素（如Na、K、Mg、Ca等）有关。在生物炭热解的过程中，这些矿质元素的浓度升高，而且用不同生物质原料在相同条件下制成的生物炭pH不相同，所含矿质元素浓度高的生物质原料制得的生物炭的pH越高[10-11]。张千丰等[12]用Ca、Mg元素含量大小顺序为大豆秸秆>玉米棒芯>水稻颖壳的生物质材料在相同条件下制作生物炭，得到大豆秸秆生物炭pH>玉米棒芯生物炭pH>水稻颖壳生物炭pH。

1.3 比表面积 生物炭巨大的比表面积使其具有极强的吸附能力，将其施用于土壤能有效吸附土壤中的养分供植物吸收。程海涛等[13]研究了竹炭比表面积主要受碳化温度和碳化时间的影响，发现在碳化温度为800 ℃、碳化时间2～3 h下，制得的竹炭的比表面积最大为554.79 m2/g，且温度在500～800 ℃竹炭比表面积随温度升高而增大，800～1 500 ℃竹炭比表面积随温度的升高而减小。生物炭经过活化后其表面积显著增加。Shinogi等[14]研究表明，用稻壳、