“生物炭”在农业应用上的三大价值

生物炭在农业上的应用主要最早可以追溯到1500年之前,在哥伦布尚未进入南美州的时候,南美洲土著人就已经用木炭作为改良当地土壤重要措施,这种亚马逊盆地中部黑土(Terra Preta de Indio)至今仍保持着相当肥沃。

知网上以“生物炭”为关键词搜索(数据截取2004年—2021年),可以看到有关生物炭研究日益增多,知网上在2004年仅仅发表了10篇相关论文,到2021年发表了1871篇相关论文,且2022年仍然在增加。

在百度搜索引擎上以“生物炭”为关键词搜索,在近十年该词的热度也同样在持续增长。这充分说明生物炭成为全球科学研究和媒体关注的焦点。

生物炭有利于减少秸秆焚烧

随着经济的不断发展和人民生活水平的迅速提高,人们对于农产品的品质及生产过程中环保要求愈发重视。

尽管中国粮食产量曾取得“十八连丰”的成果,但也暴露出地力透支、土壤污染加重、焚烧秸秆、化肥的不合理施用等一系列问题

最直观的来说,生物质炭的取材可以是动物粪便、农作物秸秆、竹子、稻壳等,可以有效地减少秸秆焚烧、动物粪便污染等现象。

事实上,秸秆还田并不是适合所有的地区,在积温不足、土壤粘性重、降雨量大和排水不良的地区与田块呈减产趋势;秸秆还田在积温较好、经常发生干旱地区和年份保水、增产效果显著。

那不适合秸秆还田的地区,农民如何处理堆积田间的秸秆?

这也是导致秸秆焚烧屡禁不止的一个主要原因,但现在可以通过将田间秸秆热处理为生物炭,然后还田的方式,既可以减少秸秆焚烧的现象,又可以有效改善耕地质量,提升地力。

生物炭有利于减少化肥的施用

随着人工成本的上升,农作物的种植也从原先的“精耕细作”走向“粗放化”管理,很多农民为了节约人工成本,都在尽可能的减少施肥的次数,尽管从理论上来说,作物主要的需肥时间并不在苗期,但随着播种将肥料以“一炮轰”的方式施在农田的依旧不在少数。

但由于大部分土壤蓄水保肥能力差,导致土壤肥料养分淋失,需要施更多的肥料,未利用的化肥造成环境污染。

虽然生物炭含矿质养分含量低,其直接养分作用是有限的。

在大部分土壤上,生物炭对作物生长与产量的促进作用很少与其直接养分有关,但生物炭可以有效地提升土壤的保水保肥能力,同时还可以可延缓水溶性肥料在土壤中的释放,延长养分有效期,甚至与作物养分吸收基本同步,可极大降低养分淋失、促进作物养分吸收,提高肥料利用率。

生物炭有助于减少生产中的碳排放

化肥的施用是保障我国粮食产量稳产高产的重要措施,但是化肥过量施用且利用率低下,造成环境污染,进而影响农业绿色健康可持续发展。

研究表明,我国化肥施用过量所导致的碳排放占农业碳排放量的60%以上。

生物炭施入土壤后,能够抑制土壤自身有机质的分解矿化,降低土壤CO2的排放。施用生物炭还能减少稻田N2O的排放,由于生物炭的添加提升土壤的PH值,利于N2O还原酶的活性,促进N2O的还原[5]。

 

展望

还有很多研究指出,生物炭的应用可以增加作物的品质,提高其营养成分,还可以减缓盐胁迫对于作物的影响,从而可以开发盐碱地,增加我国可耕地的储备。

可以这么说生物炭在农业上有很多益处,但是必须要考虑到生物对于重金属富集作用,目前来说大部分作物的秸秆热解都会显著降低其潜在的生态风险,但是水稻生物质的潜在生态风险可能会由于重金属Cd的Er(潜在生态风险因子)值的上升而增大,所以对于生物炭的应用需要考虑到Cd 等生态毒性较高重金属的生物质,关注其环境风险,更好地利用生物炭。

 

参考文献

[1]张雅杰,邴子露,闫小爽.中国九大农业区耕地生态承载力供需平衡状况[J].特区经济,2022(04):95-98.

[2]康,邱春生,赵佳奇,王晨晨,刘楠楠,王栋,王少坡,孙力平.不同农作物秸秆原料制备生物炭特性及重金属浸出行为[J/OL].环境科学.https://doi.org/10.13227/j.hjkx.2022012

[3]于衷浦,李飞跃.生物炭在农业资源与环境领域中的应用[J].鲁东大学学报(自然科学版),2022,38(02):171-178.

[4]李波,张俊飚,李海鹏.中国农业碳排放时空特征及影响因素分解[J].中国人口·资源与环境,2011,21(08):80-86.

[5] Wang J , Pan X , Liu Y , et al. Effects of biochar amendment in two soils on greenhouse gas emissions and crop production[J]. Plant and Soil, 2012, 360(1-2):287-298.

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