生物炭及炭基肥对农田土壤的改良作用

生物炭和生物炭基肥对我国农田土壤的改良作用主要体现在酸化土壤改良、土壤持水性能改善以及土壤碳氮营养和养分有效性调控等方面。

2.1 农田土壤酸化改良

在我国南方农田酸化土壤中，铝毒往往是限制作物生长发育的主要因素之一。 生物炭含有较多碱性物质和钙、镁、钾、钠等盐基离子，通过吸附和中和作用降低酸性土壤中交换性氢离子和交换性铝离子的浓度，可提高酸化土壤 pH 值，减轻土壤铝毒对农作物的影响。 研究表明，生物炭能显著提高土壤 pH 值，降低活性铝等酸化土壤中的有害物质对作物生长的毒害作用。生物炭对农田酸化土壤的改良效果受到不同物料来源和炭化结构的影响，也与土壤类型和土壤质地有密切关系。高温裂解所获得的生物炭中含有更多的灰分、碱性物质和盐基离子，对酸性土壤能产生明显的石灰效应，因而在农田酸化土壤改良中具有更显著的应用效果。此外，生物炭的改良效果在酸性红壤中的表现优于其他土壤，在黏土中表现优于沙土和壤土。然而，受原材料、裂解温度以及土壤性质的影响，生物炭对酸化农田土壤的改良效应不尽相同。

2.2 农田土壤持水性能改善

生物炭具有稳定的结构和性质，施入土壤后生物炭颗粒通过吸附过程黏附到土壤矿物表面，进而持续影响土壤的理化性状。在生物炭疏松多孔、比表面积大、官能团丰富等特性的作用下，农田土壤容重、孔隙度、透气性、持水性能等土壤性状可以得到一定改善。生物炭对不同质地的土壤性状具有不同的改良效果：黏性土壤添加生物炭后水分渗透性得到明显改善，进而提高黏性土壤的通透性；在质地较轻的土壤中，生物炭可通过孔隙结构产生海绵效应，在一定程度上提高土壤田间持水量。研究证实，生物炭和生物炭基肥对农田土壤持水性能均有较好的改善效果，既可提高土壤保水能力，又能进一步促进肥料高效利用，但过量施用生物炭和炭基肥则不利于土壤保水保肥。