尽管大量研究展示了生物炭在水土流失防治方面的良好效果,但亚热带地区添加生物炭的试验发现,生物炭减少了坡面径流量和产沙量,在控制土壤侵蚀过程中能发挥较好的效果,但在耕作条件下有增加泥沙流失的风险。因此,在坡耕地添加生物炭防治水土流失时,需辅以秸秆覆盖或添加聚丙烯酰胺等生物和农艺管理相结合的措施。在黄绵土陡坡上应用生物炭防治土壤侵蚀时,需合理搭配横坡垄作与植被覆盖措施。施加生物炭+化肥可有效减轻紫色土坡耕地耕层土壤侵蚀。也有部分研究指出了土壤中添加生物炭存在加剧土壤侵蚀的风,尽管添加生物炭能够在一定程度上减少黄土性土壤坡地的总径流量,但会显著增加土壤总流失量和细沟间侵蚀。在雨强较大的极端降雨条件下,生物炭的施用会加剧土壤侵蚀。究其原因,一方面可能是因为生物炭表面有亲水、疏水双重特性,存在大量的亲水官能团,会增强土壤的斥水性,降低土壤持水性,当生物炭施用量过多时,容易产生径流,加剧土壤侵蚀; 另一方面,也与生物炭易于侵蚀流失,且随着时间的推移逐渐向土壤深处迁移有关。研究发现,将生物炭均匀混施0~5cm表土层1a后,尽管绝大部分生物炭仍然保留在土壤中,但部分较细的生物炭会向深层土壤迁移,且迁移深度一般不超过10cm,而侵蚀流失的生物炭占比约为 24%~45%。总而言之,适量添加生物炭能够延缓坡面产流时间,减少径流量及产沙量,但过量施用生物炭会增加土壤侵蚀风险。但陡坡、耕作期间或遭遇强降雨时,生物炭的水土流失防治效果不明显,辅以秸秆覆盖、垄作等水土保持措施,能够发挥更好的效果。
尽管围绕生物炭对土壤水力学参数、团聚体稳定性等的影响开展了系列研究,但关于生物炭对坡耕地土壤可蚀性的影响机理研究尚不够系统深入, 未来有必要围绕生物炭对降雨产流过程中的土壤水文过程以及土壤击溅、破碎、剥离等土壤侵蚀过程进 行细致、深入的研究,从而更好地揭示生物炭的水土流失防治机理。关于生物炭添加对坡面产流的影响主要基于实验土槽进行人工模拟降雨试验探索,尽管获得了较 为丰富的研究成果,但天然降雨条件下的自然坡面 定位观测研究尚有所欠缺,后期实际应用效果仍有 待进一步验证。受试验方式、土壤类型、生物炭类型和用量等影响,生物炭对坡面产流产沙的影响存在显著差异,在特定区域开展水土流失防治时应有针对性地开展相 关研究,以便因地制宜开展有效防治。当前,生物炭对坡耕地水土流失的影响研究在东北黑土区、黄土高原区均取得了可喜的研究进展,为生物炭在我国北方地区开展水土流失防治应用奠定了良好的研究基础,但雨水更为丰沛、水土流失风险更大的广大南方湿润区,相关研究仍不多见。而生物炭的水土流 失防治效果受土壤类型及降雨特征影响显著,未来需要进一步加强南方湿润区的系统研究探索,为生物炭在南方湿润区水土流失防治领域的适宜条件和施用参数确定提供更为有效的科学依据。