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生物炭土壤环境效应研究进展 高雪 重庆大学 重庆 400045 摘要：生物炭是有机质热解过程中形成的产物。生物炭由于具有多孔性、高比表面积和高度 芳香化结构，充当土壤活性调理剂能改善土壤的理化性质，促进作物生长，同时还具有贮碳功能， 生物炭技术研究日益活跃。论文综述了近年来生物炭土壤环境效应的研究进展，着重介绍了生物炭 对土壤理化性质及温室气体排放量的影响。 关键词：有机垃圾；生物炭；固碳减排；土壤 中图分类号：R124 文献标识码： A 1引言 目前，国内外广泛采用的垃圾无害化处理方式主要有填埋法，焚烧法，堆肥法等，但由于其严 重的二次污染和排放大量温室气体等问题，学者们开始将目光集中于有机垃圾热解生物质炭技术的 研究。生物质炭是由生物质如林业废物、作物秸秆、动物粪便等，在缺氧或低氧条件下，及相对较 低的温度下经热解碳化产生的一种性质稳定、含碳量丰富的固体物质。已有大量研究表明，将生物 炭施用到土壤中，可以改善土壤的理化性质，进而影响土壤的微生物丰度和群落结构。有机垃圾炭 化还田，不仅可以直接减少垃圾焚烧和化肥使用时排放的温室气体，还可以促进土壤碳汇作用。所 以进行城镇有机垃圾热解生物质炭的土壤环境行为与效应的研究，具有重要的研究价值。 2 改善土壤理化性质 2.1 对土壤pH的影响 生物质炭酸碱性主要取决于制炭的原材料和生产过程，如热解终温、升温速率和热解氛围等， [1] 但大部分生物质炭为碱性。因此，生物质炭施用于土壤，可以提高酸性土壤的pH值。刘玉学等 的 田间试验表明，添加秸秆炭和垃圾生物质炭，分别使土壤的pH值提高了0.39和0.26。有研究显示 [2]，高温热裂解的生物质炭比低温热裂解的生物质炭具有更多的灰分和更少的酸性挥发物，因而pH [3] 更高，对土壤的改良效果也更好。生物质炭对土壤 pH值的影响与土壤质地有关。如颜永毫 研究 了生物质炭对塿土、风沙土和黄绵土三种土壤 pH值的影响，实验前测定三种土壤的 pH值分别为 7.66，8.18和8.14，培养后pH值分别为7.78，8.51和8.19，培养后三种土壤 pH 分别增加了1.52%， 3.95%和0.70%，塿土和风沙土培养后 pH值升高显著，但黄绵土升高并不显著。 2.2 对土壤水分的影响 土壤含水率是农业生产中的一个重要参数，也是决定作物产量的重要因素。生物质炭中含有丰 富的孔隙结构和有机大分子，施入土壤后可以改善土壤物理性状，进而提高土壤的保水性能。 [4] 大量研究显示随着生物质炭添加量的增加，土壤田间持水量相对应增加 。也有研究显示施入 [5] [6] 生物质炭的土样在一定吸力下，容积含水量随生物质炭用量的增大先增大后减小 。Tryon 早在1948 年就对生物质炭对土壤持水量的影响进行了研究，研究显示沙质土壤施入 45%(按体积)木炭后土壤 持水性增加了18%。在肥沃的土壤及粘性土壤中，没有观察到变化，甚至在粘性土壤中土壤持水量 [7] 2 减少了。Karhu 等 的研究结果表明，旱地施加了 9t/hm 生物质炭后，土壤的保水能力为 −1 −1 0.540 ± 0.019 g HO g dry soil ，对照组为0.485 ± 0.014g HO g dry soil ， 田间持水量 2 2 [8] 增加了11%。Glaser等 的研究结果表明，人为施加了生物质炭