生物炭在农业中的运用

1、 课程名称：化学前沿 题 目：生物炭在农业中的运用 学 院：化学与化工学院 年 级： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 教 师：16目录摘要3关键词3Abstract .3Key words3前言31、生物炭的生产原料42、生物炭的生产过程及其理化特性43、生物炭对土壤的作用机理。53 1 生物炭对土壤物理性质的影响53 1 1 生物炭对土壤容重的影响53 1 2 生物炭对土壤孔隙度的影响63 1 3 生物炭对土壤水分的影响63 2 生物炭对土壤化学性质的影响73 2 1 生物炭对土壤pH 的影响73 2 2 生物炭对土壤阳离子交换量的影响84、生物炭对土壤污染物环境风险的消减作用94.

2、1生物炭对土壤中N、P的持留94.2生物炭对土壤中重金属的吸附和固持95、生物炭在农业上应用的模式105.1炭基有机肥模式105.2炭基有机-无机复混肥模式105.3改良土壤的模式115.4土壤重金属污染治理的模式126、生物炭在农业生产上的应用价值分析137、发展与展望138、参考文献。14生物炭在农业中的运用摘要 生物炭(Biochar)是在限氧或隔绝氧的环境条件下，通过高温裂解，将小薪柴、农作物秸秆、杂草等生物质经炭化而形成的，是一种碳含量极其丰富的炭。这种由植物形成的，以固定碳元素为目的的炭被科学家们称为“生物炭”。生物炭作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂备等运用越来越广。其农用的

3、效益是多元化的，将生物炭农用已作为当前农业的重要课题。 关键词：生物炭、性质特点、农业、改良、应用现状、发展前景Abstract: Biochar is an insoluble solid matter with high aromatization produced by biomass pyrolysis in completely or partially hypoxic conditions. In recent years，biochar is widely used in agriculture as a soil amendment and controlle release

4、carrier for fertilizers. In order to boost the study and utilization of biochar in agriculture，this study summarized the factors that affect properties of biochar and its effects on soil physical and chemical properties，amount of microorganisms in soil，and growth and yields of crops. The fu-ture res

5、earch issues were also suggested.Biochar has showed important roles in controlling non-point source pollution, improving soil quality, increasing soil production, alleviating climate changes, and maintaining agro-ecosystem sta-bility. The prospect of biochar industrialization and development in Chin

6、a was also proposed.Keywords:Biochar;Character;Agriculture;Improvement;Application status;Development prospect前言 作为农业大国的中国，年产作物秸秆8×108 t以上1，而以作物秸秆为主的广泛存在的生物质Cbiomass)是制备生物质炭(biochar)的主要原料。生物质炭是由生物质在完全或部分缺氧的条件下经热裂解、炭化产生的一类高度芳香化、难溶性的固态物质团。根据原料的来源不同，生物质炭分为木炭、竹炭、秸秆炭、稻壳炭、动物粪便炭等.门。通常认为，生物质炭属于黑炭(black

7、 carbon)范畴的一种，而黑炭包含了生物质略微炭化到燃烧后黑烟颗粒的炭化物质，其对全球碳循环所起作用较大2。近年来，用生物质热裂解生产生物质炭己成为农业研究的热点之一，而且由于在生产过程中消耗了大量生物质资源，因此生物质炭有助于我国庞大的秸秆资源的有效利用。国内外现有的研究表明，当生物质炭施入土壤后，其在封存碳的同时，还可以改善土壤理化性质、提高土壤肥力、促进作物生长，从而提高作物产量。生物质炭的最佳施用范围因土壤类型和性质、作物种类、土壤肥力状况和矿质肥管理而变化。生物炭的运用显得越来越重要，然而，目前对生物质炭的农用研究仍存在不足，有待进一步深入开展。1、生物炭的生产原料 利用耕地种植

8、用于生产生物炭的原料作物或营造速生林作为生物炭生产原料的思路，在生物炭研究的初期一度很盛行，但这种做法很快受到大家的质疑，因为集约化种植作物或造林会加快土壤肥力耗竭，甚至会加快地球荒漠化。然而，近年来大家开始重视以废弃生物质（如植物秸秆）作为生物炭生产原料的思路，许多科学家致力于研究废弃生物质生产生物炭的技术及设备。废弃生物质包含初级农林生产剩余物，如农作物秸秆、穗芯、种皮、种壳、果皮、果核、木工木屑、林木采伐废枝、果树修剪及换代枝条等；农林次级剩余物，如甜菜渣、甘蔗渣、果渣（如苹果、梨、桃、草莓等果渣及猕猴桃、葡萄籽和皮等），葵花粕、棉籽粕、大豆粕、菜籽粕、造纸黑液等；生物利用及转化废弃物，

9、如发酵渣（沼气渣、味精 渣、酒糟（高粱渣、大麦渣）、畜禽粪便、菌菇栽培废基质等。据初步统计，全球废弃生物质资源量可达 1400 亿t，资源丰富，可谓取之不尽。尽管废弃生物质的收集及运输都有点困难，但是大型养殖场、榨汁厂（如甘蔗糖厂、果汁厂）及易于长距离运输的废弃生物质完全可以利用固定厂房热裂解，零散及难以长距离运输的废弃生物质资源热裂解则利用热裂解移动设备。用废弃生物质生产生物炭不但可以获得生物炭，还可以获得生物能源或化学品，使废弃生物质附加值得到提高，有利于对废弃生物质的利用和管理，有助于解决废弃生物质弃置、焚烧、随意排放的环境污染问题。2、生物炭的生产过程及其理化特性 生物质原料在裂解炉限

10、氧的环境下燃烧发生裂解反应，产生的烟气在真空泵的抽引下经过冷却分离设备可以得到生物油、木醋液和可燃气体三种产品，裂解反应的剩余物就是生物炭。一吨生物质原料可以产出300kg左右的生物炭、250kg左右的木醋液、50kg左右生物油和近700m³的可燃气体。该技术与其它生物质能利用技术相比，一是对原料的适应性强，二是自热式裂解反应不需耗费其它能源，三是能源转化效率高，达70%左右3,4。 生物炭主要组成是碳、氢、氧、氮和灰分。其中含有大量的高分子、高密度的碳水化合物，灰分的含量与生产生物炭的原料来源和种类有直接关系。生物炭多孔，容重小，比表面积大，吸水、吸气能力强，带负电荷多，能形成电磁

11、场；生物炭具有高度的芳香化、物理的热稳定性和生物化学抗分解性5,6。表1 两种主要农作物秸秆制取的生物炭的检验数据Table 1 The test data of biochar prepared from two main types of strawItem项目碳C%氢H%氧O%氮N%硫S%钾K%磷P%Organic matter有机质%Wheatstalk biochar麦秸生物炭71.373.348.190.630.047.00.559cornstalk biochar玉米杆生物炭62.582.741.420.710.126.90.6603、生物炭对土壤的作用机理。3 1 生物炭对土壤

12、物理性质的影响3 1 1 生物炭对土壤容重的影响 生物炭的容重远低于矿质土壤，因此，将生物炭添加到土壤中可以降低土壤的容重7。在农学上，不同土壤容重会产生不同的农业效益。一般来说，拥有较高有机质含量的低容重土壤更有利于土壤营养的释放、养分的保留( 化肥的存储) 并降低土壤板结程度，有利于种子的萌发并节约种植成本8。因此，土壤施用生物炭可以降低土壤容重，提高土壤生产力。如Laird 等9研究表明，同空白土壤相比，施生物炭显著降低土壤的容重。Eastman10在粉砂土壤上施用25 g /kg 的生物炭，土壤容重从1 52 g /cm3 降低到1 33 g /cm3。土壤的容重与土壤的紧实度密切相关

13、，Soane11总结出有机质有可能通过以下几种机制来影响土壤的紧实度: 团聚体内部和颗粒间的结合力，土壤有机质中存在许多长链的分子，对矿物颗粒具有很好的约束力，通过这种作用可以改变土壤紧实度; 弹( elasticity) ，土壤有机质在压缩情况下会表现出比矿物质土壤更高的弹性; 稀释作用，有机质容重明显低于矿物质土壤容重，加入有机质可以减小土壤紧实度; 菌丝、根、真菌菌丝和其他生物结合土壤基质改变土壤紧实度; 摩擦力，土壤颗粒和有机质之间有一种涂层能增加颗粒间的摩擦，可以改变土壤紧实度。生物炭对土壤容重的影响的研究还不多，但从上面提到的几种机制来看，生物炭对土壤容重的影响可能主要与稀释作用和

14、摩擦力有关。生物炭弹性较低，土壤压实后不会随着生物炭的添加而得到有效恢复，但是可能通过一些直接或间接影响( 土壤有机质和水文学的交互作用) 来提高土壤紧实度。一些研究表明在土壤中加入生物炭后会使真菌土壤紧实度增长变快并使植物生产力提高，而根系和菌丝的发展也会对土壤的容重产生影响12。但是如果施加的生物炭碎裂成细小的颗粒进入土壤孔隙，会造成干土壤容重增加。因此，还需要对生物炭对土壤密度的影响机制进行更深入的研究。3 1 2 生物炭对土壤孔隙度的影响 生物炭的孔隙分布、连接性、颗粒大小和颗粒的机械强度以及在土壤中移动等因素均可以影响土壤孔隙结构。具有多孔结构的生物炭应用到土壤中，能增加土壤的孔隙度

15、，生物炭应用到土壤中对土壤微生物群落和土壤整体吸附能力都有益，不仅可以促进微生物的活动，也可以增加土壤孔隙度13。但是另一方面，生物炭的细粒子可能会堵塞土壤孔隙从而使水的渗透率降低13。然而，这种机制仍缺乏实验证据，因此，生物炭的孔径分布对土壤性质和功能所造成的影响仍然不确定。3 1 3 生物炭对土壤水分的影响 土壤的保水性( soil water retention) 取决于土壤孔隙的分布和连通性，而它在很大程度上受土壤粒径( 纹理) 、结构特征( 聚集) 和土壤有机质含量的限制。生物炭高表面积也可以导致土壤持水力上升。当生物炭加入土壤时，土壤表面积增加，对土壤微生物群落和土壤整体的吸附能力

16、都有益，随后会提高土壤的保水性。Tryon研究了生物炭对不同质地土壤中水分的影响: 在沙土中加入生物炭会增加18%的土壤有效水，然而在肥沃的土壤中没有观察到这种现象，并且在黏质土壤中有效水含量随着生物炭的加入而减少。有研究发现活性炭95%的毛孔的直径小于2 nm，尽管生物炭具有多孔性，但是植物可用有效水分取决于生物炭原料和加入的土壤质地。在沙土中，存在于生物炭微孔结构中的水和可溶的营养物质可能随着土壤变干和土壤基质增加而出现，这说明在干旱期加入生物炭会增加土壤水的有效性。另一方面，生物炭会增加土壤的斥水性。土壤斥水性( soil water repellency) 是指某些土壤无法被水湿润的现

17、象。水洒在斥水土壤的表面时，水珠滞留在地表，长时间不能入渗，它们抵抗湿润的时间从数小时到数周不等。如Briggs 等测量了在松林野火的木炭颗粒的斥水性，发现在矿质土壤表面的木炭和枯枝落叶的斥水力有很大差别。水滴的渗透时间即1 滴水渗透所花费的时间在前者中大于2h，在后者中却小于10 s。生物炭是如何直接或间接影响土壤斥水性能的，是一个仍然需要进行大量研究的课题。3 2 生物炭对土壤化学性质的影响3 2 1 生物炭对土壤pH 的影响 土壤中加入生物炭后，土壤pH 值将会发生变化，这与添加的生物炭的种类与含量有关。Novak等指出把核桃壳生物炭( pH 值为7.3) 加入到酸性土壤时，土壤的pH

18、值会从4.8 增到6.3。同样地，Hossain 等发现在土壤中加入来自污水污泥热解产生的生物炭( pH 值为82) 也会使土壤的pH 值从4.3 增到4.6。Chintala 等研究在酸性土壤和碱性土壤中分别加入玉米秸秆、柳枝稷、松木热解产生的生物炭，结果显示，3 种生物炭加入酸性土壤后都会不同程度地增加土壤的pH 值，并且随着用量的增加pH 呈上升趋势，而加入到碱性土壤中，并没有产生多大的影响。与生物炭对酸性土壤的pH 研究相比，生物炭对碱性土壤pH 影响的研究相对较少。通过以上研究可以看出生物炭可以很好地调节酸性土壤的pH 值。因此，生物炭被认为是酸性土壤一种很好的改良剂。生物炭改善酸性

19、土壤的有效性不仅取决于生物炭本身的碱度还与生物炭形成过程中形成的碳酸盐( MgCO3，CaCO3) 和有机酸根( COO ) 有关。碳酸盐含量随着产生生物炭热解温度的升高而增多，而有机酸含量却在低温热解时较多。因此，中间温度热解产生的生物炭可能是酸性土壤较好的改良剂。3 2 2 生物炭对土壤阳离子交换量的影响 阳离子交换量( CEC) 用来估算土壤吸收、保留和交换阳离子的能力。阳离子交换的来源是黏土矿物、有机物质和非晶矿物质。在热带地区，土壤的CEC 通常很低。Gaskin 等研究了不同生物质( 如松树皮、花生壳、锯末、松心片丸和硬木) 在不同温度下制备的生物炭的CEC。如图3 所示，除了松树

20、皮外，所有生物质在400 附近CEC 值最高，对所有生物质来说，在温度超过420 时CEC 值最低，这是因为随着温度变化植物养分也在变化，但是很少有关于温度与CEC 之间关系的研究。土壤有机质的阳离子交换量为150 300 cmol /kg，与土壤有机质相比，来自热解的新鲜生物炭的CEC 值很低。图1 温度对不同原料的生物炭CEC 的影响Fig 3 Effect of production temperature on CECPB 松树皮; PN 花生壳; SD 锯末; PC 松心片丸; HW 硬木PB pinebark; PN peanut hull; SD saw dust;PC pine

21、 chip pellets; HW Hardwood Chintala 等实验发现，生物炭无论加入酸性土壤还是碱性土壤，都能够提高土壤的阳离子交换能力，这可能是由于生物炭表面有很多阴离子。Hossain 等研究发现在土壤中加入生物炭可以增加40%的CEC。添加少量的生物炭会显著提高土壤中碱性阳离子的含量，这将会提高土壤养分。Liang等报道随着土壤中有机质表面氧化程度的增加或者土壤表面阳离子交换位点的增加，土壤CEC值也会增加。Glaser 等表示，芳香族碳的氧化和羧基官能团的形成也可能是提高CEC 值的原因。因此生物炭表面酸性物质随着生物炭老化将导致较高的阳离子交换量。4、生物炭对土壤污染物

22、环境风险的消减作用4.1生物炭对土壤中N、P的持留 生物炭添加到土壤中之后可以固持土壤中的N、P等农业面源污染物, 减少土壤渗漏和地表流失, 降低水体的富营养化风险。这主要通过以下两个方式实现: 一方面, 生物质炭对土壤中溶解态的NH4+ 、NO3- 和PO43- 具有相当强的吸附特性, 并可有效降低农田土壤氨的挥发, 从而显著减少相关元素通过淋洗进入地下水或通过水土流失进入地表水的量 14 17 。另一方面, 生物炭对营养元素的吸附将N、P等元素固定在土壤的表层, 保证了作物生长所需养分的供给, 提高了营养元素的利用效率, 可降低土壤化学肥料的施加量, 从而减少N、P等养分元素的外源输入 1

23、7 。此外, Rondon等研究表明, 向土壤中添加生物炭还可以显著提高大豆的固氮能力, 在提高土壤生产力的同时增加土壤肥力, 有效地减少土壤对化学肥料的需求量。因此, 探索将生物炭合理地应用于富营养化水体周围的土壤以控制N、P等营养元素的流失, 对于消减由于过量施用化学肥料引起的农业面源污染具有积极地作用。4.2生物炭对土壤中重金属的吸附和固持 生物炭比其它土壤有机质对阳离子的吸附能力更强。生物炭的施用能够显著影响土壤中重金属的形态和迁移行为18-20 。林爱军18 等研究发现土壤施加10 mg /kg 骨炭后, 水溶态、交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Cu、Pb的浓度都显著下降; 水

24、溶态和交换态Cd 的浓度也得到降低。王卫汉等 21 进行了改性纳米碳黑用于重金属污染土壤改良的研究, 与对照相比, 土壤添加1% 、3%和5% 改性纳米碳黑培养60d 后, 有效态Cu含量分别降低了473%、720% 和809% , 有效态Zn含量分别降低了30%、177%和436% 。生物炭不仅可以直接吸附固持土壤中的重金属离子, 还可以通过影响土壤的pH值、CEC、持水性能等理化性质减少土壤中重金属向植物体系的迁移。金属的性质不同, 生物炭对土壤中不同重金属的固持呈现不同的效果。一般, 生物炭对土壤中重金属的固持机理主要为以下三种:添加生物炭后, 土壤的pH 值升高, 土壤中重金属离子形成

25、金属氢氧化物、碳酸盐或磷酸盐而沉淀或者增加了土壤表面活性位点; 金属离子与碳表面电荷产生静电作用;金属离子与生物炭表面官能团(特别是含氧、磷、硫、氮的官能团) 形成特定的金属配合物, 这种反应对于与特定配位体有很强亲和力的重金属离子在土壤中的固持非常重要。生物炭对土壤中重金属离子的固持作用可降低重金属的生物有效性, 消减其向植物根系的迁移, 降低土壤污染对植物的基因毒性, 对于修复土壤重金属污染具有很大的潜力。5、生物炭在农业上应用的模式5.1炭基有机肥模式 生物炭与牲畜粪便混合发酵，然后烘干，掺上木醋液，制成优质的炭基有机肥。我国人口众多，像国外那样的养殖业规模根本无法保障居民的饮食需要，所

26、以我国的养殖业必须规模化，追求高产出、高品质。我国的耕地资源又十分紧张，规模化养殖场附近根本不可能有足够的耕地来消化利用这些养殖场排出的粪便，大量的养殖污水和养殖粪便无法得到安全处理，引发了一系列环境问题。我国发展有机农业、生态农业需要大量的有机肥料，有机肥料市场广阔，发展前景良好，因此用牲畜粪便做有机肥符合循环经济的发展模式。但牲畜粪便含水量大，做有机肥需要烘干，经过调查，烘干费用在有机肥的生产成本中占到15%左右。我们用刚出炉的炽热的生物炭与湿的牲畜粪便混合先使一部分水分气化，然后再干燥；生物炭的多孔结构使与粪便混合干燥过程中传热性能提高，减少了能量的消耗，降低了生产成本，产品也更具价格优

27、势。生物炭多孔，利于微生物生长和繁殖，可以缩短发酵时间、提高发酵质量；木醋液具有杀毒作用，可以杀死寄生虫卵；所以两者可以说是有机肥的“黄金搭档”。生物炭和木醋液本身也含有很高的有机质，这对土壤有机质的提升也很有帮助，符合现代生态农业、绿色农业对肥料的要求22。5.2炭基有机-无机复混肥模式 生物炭与市面销售的各种化肥进行掺混（主要是为了满足各种农作物对氮、磷、钾等各种元素的需要）造粒，制成新型的炭基有机-无机复混肥料（表2），其中NPK的总含量15%，有机质的含量30%。表2 炭基有机-无机复混肥料的配方Table 2 The fertilizer formula of carbon-base

28、d organic - inorganic compound 项目名称生物炭木醋液粘合剂尿素磷酸二铵硫酸钾肥禾谷类及叶菜类45%3%2%45%5%果树类及果蔬类45%2.5%2.5%35%5%10% 农业的高产、增产离不开化肥，但作物对化肥的吸收利用率是有限的，目前中国农业的科学施肥不是很普遍，由此造成的化肥流失、土壤板结和水体污染等十分严重。生物炭与化肥掺混造粒后，化肥与生物炭紧紧结合在一起，可以减少化肥的流失，缓释肥效，从而提高化肥的利用率，减少化肥的用量。农田多处的田间试验表明，农田土壤施用生物炭达到1公顷20吨时，大约可以减少10%的化肥施用量；在残留化肥量较多的农田土壤中，当季甚至可

29、以不用化肥只用生物炭就可达到高产的效果。化肥的生产需要耗费大量的煤、石油、天然气等不可再生能源，所以间接上也节约了大量的化石能源，对环境也更有利。化肥是农业生产最基础而且是最重要的物质投入，化肥在农业生产成本(物资费用加入工费用)中占25以上，占全部物资费用(种子、肥料、农药、机械作业、排灌等费用)的50左右。国家、地方和农民都为此付出了很大的代价：农民每年为购买化肥要支付1400亿元(按耕地面积计算，每年平均每公顷在购买化肥方面为1005元)；国家和地方每年为进口化肥支付35亿美元外汇；全国为增加化肥生产能力，每年投入160亿元；每年为生产化肥消耗能源6545万吨标煤，占全国能源生产总量的5

30、22,23。由此可见提高化肥利用率，减少化肥使用量具有重要意义，而这恰恰归功于生物炭。5.3改良土壤的模式 生物炭的强吸附性可以吸附大气中的一部分水分和减少降雨时雨水的流失，最大量的将雨水吸附到它所在的可耕层，供作物的生长需要，使缺水干旱缺水地区的土壤能够长出植被，防止沙漠化。木醋液（表3）作为生物炭生产过程中的一种副产品，每吨生物质能够产生250kg左右，数量巨大，如不安全适当的处理，会造成二次污染。经过研究发现木醋液可以用来改良盐碱土壤。上海市农业工程学会将木醋液原液稀释50倍，对崇明地区大棚内盐碱土改良进行试验（表4），结果表明土壤的PH值平均降低了1.84，EC值（可溶性盐含量）平均降

31、低了0.69。据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐碱地的面积为9.5438亿公顷，其中我国为9913万公顷，所以利用木醋液来治理盐碱土壤的前景和意义都非常巨大。表3 木醋液的检验数据Table 3 The test data of wood vinegar liquid木醋液PH密度（20）g/m³挥发酚%有机酸%总有机质含量%原液4.70.9981.13.87.9浓缩液2.61.1895.919.147.0表4 土样处理前后的值和值的对比Table 4 The contrast of PH value and EC value before and after soil

32、 samples treatment项目处理前处理后原1原2原350-150-250-3土量(g)10.0010.0010.0010.0010.0010.00水量(ml)505050505050值7.767.657.835.965.925.84值1.861.921.791.221.191.09试验结果：土壤的PH值平均降低了1.84，EC值平均降低了0.69。5.4土壤重金属污染治理的模式 土壤重金属污染是由于废弃物中重金属在土壤中过量沉积而引起的土壤污染。污染土壤的重金属主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌、铜、镍等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降

33、等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大24,25。大量的生物炭施入被污染的土壤后，利用生物炭的强吸附性，可以将土壤中的重金属离子有效固持，降低重金属的有效态含量，减少重金属对微生物的胁迫。6、生物炭在农业生产上的应用价值分析 物质的

34、用途是由物质的特定形状决定的，而物质的结构则决定了物质的性质。生物炭的上述特点使其用途变得非常广泛。生物炭可以大范围应用于农业、工业、建筑业、环保、卫生、保健等诸多领域。但用农作物秸秆等废弃物制成的生物炭，由于其灰分含量高，主要作用体现在农业生产上。生物炭具有多孔结构决定其通气性和透水性特别好；容重小，表面积大决定其吸水、吸气能力强，有利于保水保肥；生物炭除含有大量高分子碳水化合物之外，还含有多种矿物质营养，提高土壤肥力，为可以为作物生长提供所需的营养元素；生物炭还可以用于调节土壤的酸碱度和水、肥、气、热状况。此外，生物炭还可以改善微生物生存环境，为重要微生物的生长和繁殖提供有益条件。微生物呼

35、吸释放的CO2可以提高作物附近的CO2浓度，在白天增强光合作用，增加有机物的积累，在夜里抑制呼吸作用，减少有机物的消耗，从而达到作物增产的目的；微生物的代谢可以提供源源不断的氮肥供作物生长，进而减少氮肥的使用量，这个代谢过程对整个环境的影响非常大，因为氮肥释放的N2O对温室效应的影响要比CO2高出300多倍。生物炭施入土壤以后利用自身超强的吸附性像海绵一样把土壤中作物生长所需要的营养元素吸附在它周围，一是防止流失；二是可以达到缓释的效果，从而提高肥料的利用效率。木醋液是生物炭的主要副产品之一，呈弱酸性，有机质含量丰富，渗透性强，与叶面肥或农药混合使用可以有效提高两者的利用率，减少农药和化肥使用

36、量，从而减少残留，使农产品的品质有所提高。生物炭与木醋液的这些功能和特点，决定它在农业上的用前景广阔。7、发展与展望 近来，国内外有关生物炭方面的研究迅猛发展，生物炭在环境领域的效应也有一定研究证实，但无论从宏观层面还是微观视角来看，仍有许多问题有待于我们去思考和解决。 在宏观层面，纵观目前相关研究，在一些关键问题上还存在一定争议，这与生物炭的选材、制备工艺条件及其应用的土壤环境等因素密切相关，也是一些研究结果相悖或无法重复的主要原因，同时也增加了同类、共性研究的对比分析、评价难度。因此，制定行业或专业性制炭、用炭、测炭标准及分析方法和评价体系就成为未来生物炭相关研究的必然选择。在温室气体排放

37、领域，生物炭的主动减排效应仍有待于更多的试验研究来验证，需要在大尺度、宽范围条件下的稳定的、可靠的试验数据支撑，也需要对生物炭固碳减排潜力、效益进行综合分析、评估，明确生物炭在碳排放领域的作用、地位和前景。而在“农田碳汇”和环的试验研究来验证，需要在大尺度、宽范围条件下的稳定的、可靠的试验数据支撑，也需要对生物炭固碳减排潜力、效益进行综合分析、评估，明确生物炭在碳排放领域的作用、地位和前景。 大自然赐予人类赖以繁衍生息的环境，但人类对自然的过度消费和破坏却使环境难以为继，令我们不得不承受来自大自然的严酷惩罚。生物炭这一新兴技术在促进“炭一碳”转化过程中，实现了“丰馈自然、物境和谐”的美好愿景。

38、“穷田恶水”还是“沃土蓝天”?绝不仅仅是生存的需要，更是一种历史的选择和责任!保护生态环境刻不容缓，实现可持续发展任重而道远。 8、参考文献。1毕于运，高春雨，王亚静等，中国秸秆资源数量估算J.农业工程学报，2009,25(12)，211-217.2Shrestha U,Traina S J,Swanston(W. Black carbon's properties and role in the environment:A comprehensive review JSustainability, 2010, 2(1) ; 294-320.3万仁新.生物质能工程M.北京:中国农业出版

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