孫宇龍， 張永利， 蘇有健， 王燁軍， 方雅各， 廖萬有

(安徽省農業(yè)科學院茶葉研究所，安徽合肥 230031)

生物質炭的理化指標主要包括灰分含量、揮發(fā)分含量、固定碳含量、組成元素、表面官能團種類和含量、pH值、表面負電荷及陽離子交換量等；結構特征主要包括比表面積、孔隙結構(孔徑分布、比孔容)、機械強度等。由于材料來源、制備工藝及熱解參數(shù)等不同，生物質炭在結構組成、比表面積、酸堿度、表面元素組成等理化性質上呈現(xiàn)出較大的差異性，進而在同一施用場景中也會產生不同的環(huán)境效應。

土壤物理結構多指土壤結構性，是反映土壤結構體的種類、數(shù)量及結構體內外的孔隙狀況等產生的綜合性質，是調節(jié)土壤水、肥、氣、熱的重要土壤基本特性，優(yōu)良的土壤結構為作物根系生長發(fā)育提供了適宜的區(qū)域環(huán)境和良好的透氣排水條件，充分協(xié)調土壤水分和養(yǎng)分供應能力，促進作物優(yōu)質豐產[1]。土壤結構的好壞不僅與土壤結構體的數(shù)量、大小、形狀、性質及其相互排列、相應的孔隙狀況等特性有關，也與土壤結構的穩(wěn)定性密切相關，常用土壤團聚體、容重、緊實度、孔隙度和土壤顆粒等指標表征。

生物質炭指生物質在限氧條件下通過熱化學反應所得的固態(tài)物質[2]。生物質炭豐富的表面官能團和特殊的微觀結構決定了其特有的理化性質。由于生物質炭獨特的結構性狀及功能的多樣性使其日漸成為生態(tài)環(huán)境和循環(huán)農業(yè)領域的研究焦點，生物質炭在土壤污染修復、土壤質量改善和固碳減排等方面的研究和應用越來越受重視[3]。此外，生物質炭施用量和土壤條件的差異也導致生物質炭對土壤結構的影響不盡相同，這阻礙了生物質炭技術在生產上的應用?；诖耍疚膹纳镔|炭制備與性質、團聚體、孔隙度、土壤容重、持水性等方面綜述生物質炭對土壤物理結構影響的研究進展，并結合現(xiàn)存問題，展望未來的研究方向，以期為生物質炭在土壤結構改良中的廣泛應用提供參考。

1 生物質炭的性質

1.1 生物質炭的制備和功能

20世紀60年代，荷蘭土壤學家Wim Sombroek發(fā)現(xiàn)亞馬遜當?shù)赝寥篮写罅亢谏镔|，進一步研究發(fā)現(xiàn)該類土壤礦質營養(yǎng)成分和有機質極其豐富，稱這類土壤為“terra preta”。研究表明，此類黑色物質就是生物質炭，它在當?shù)赝寥婪柿屯寥拦δ苄哉{節(jié)中扮演著重要的角色[4]。生物質炭是農作物秸稈、木材廢料、畜禽糞便、城市廢物、污水污泥等有機物質在低氧和缺氧條件下高溫熱解(多為 300～900 ℃)得到的一種富碳固體產物。生物質炭具有呈堿性、多孔性、容重小、比表面積大、表面負電荷豐富及高度生化穩(wěn)定性等特征，因而具有明顯的改善土壤物理和化學性質的作用，如降低土壤容重、改善土壤孔隙、增加土壤的通氣性和持水性[5]、促進土壤團聚體形成并增強其穩(wěn)定性、提高土壤有機質含量等[6]、增加土壤基礎肥力和可持續(xù)性[7]。目前，農業(yè)生產中常見的生物質炭有玉米和水稻秸稈生物質炭、竹炭、稻殼炭、木屑生物質炭等[8]。眾多研究發(fā)現(xiàn)，由于生物炭的原料和制備條件如熱解溫度、熱解速度和壓力環(huán)境等的差異，導致生物質炭的比表面積、孔隙、持水性能、親水性、疏水性和酸堿性等特性不盡相同[9-12]。

1.2 生物質炭比表面積和孔隙度

生物質材料和熱解溫度對生物質炭表面結構特征具有決定性影響。生物質熱解過程中，有機質發(fā)生水解、聚合、炭化等復雜化學反應，產生部分揮發(fā)損失，同時伴隨著不規(guī)則的體積收縮，碳骨架結構逐步形成，且保留了原材料的結構特征和基本孔隙。數(shù)量眾多的微孔隙極大擴展了生物質炭比表面積。生物質炭隨裂解溫度、原料固有結構等因素的不同，使得生物質炭比表面積存在巨大差異。多數(shù)植物源生物質炭比表面積(112～642 m2/g)整體大于糞污、污水污泥生物質炭(5.4～94.2 m2/g)，在孔隙度方面也有類似表現(xiàn)，植物源生物質炭孔隙度(0.076～1.900 cm3/g)高于糞污、污水污泥生物質炭(0.053～0.068 cm3/g)[13]。主要因為植物源生物質炭含有大量的纖維素和木質素，更有助于孔隙結構的產生。多數(shù)研究表明，生物質炭比表面積和孔隙度隨著炭化溫度的升高而逐漸變大。常西亮等研究小麥秸稈在不同炭化溫度(200、400、600 ℃)下生物質炭的表征，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的提升比表面積從1.72 m2/g增加到521.29 m2/g，總孔隙度從0.008 cm3/g增至0.322 cm3/g，平均孔直徑從 18.63 nm 下降到2.47 nm，微孔數(shù)量顯著增多[14]。田雨等利用稻殼制備生物質炭，熱解溫度為180～220 ℃，隨著炭化時間從4 h延長到8 h，稻殼生物質炭孔隙結構持續(xù)改善，吸附性能逐步提升，當制備溫度高于220 ℃時，比表面積增大，孔徑減小，整體降低了稻殼生物質炭的吸附性能，因為過高溫度引起生物炭結構坍塌所致[15]。

1.3 生物質炭表面官能團和pH值

2 生物質炭對土壤團聚體的影響

土壤團聚體是土壤中有機物質、無機物質和礦物顆粒經膠結、凝聚形成的次生顆粒，是土壤肥力的物質基礎，調控土壤的物理、化學和生物過程。土壤團聚體的大小和組成對土壤微生物繁殖、植物根系發(fā)育、土壤水分移動和土壤養(yǎng)分釋放等有重要影響。土壤團聚體的穩(wěn)定性是反映土壤結構穩(wěn)定性的重要標志[21]。生物質炭作為一種有機土壤改良劑，較大的比表面積和強吸附作用等特性使其施入土壤后可與土壤礦物、根系分泌物、微生物等相互作用，從而對土壤團聚體的形成起到促進和穩(wěn)定作用。

王亞瓊等的研究表明，在大棚土壤中添加果木生物質炭，能促進機械穩(wěn)定性微團聚體形成機械穩(wěn)定性大團聚體，當添加量大于30 t/hm2時，能顯著改良土壤機械穩(wěn)定性團聚體結構；添加生物質炭能夠促進水穩(wěn)性大團聚體的形成，增加其穩(wěn)定性；添加生物質炭還能促進土壤小粒徑水穩(wěn)性微團聚體的形成，但對微團聚體穩(wěn)定性和總含量沒有顯著影響[22]。悅飛雪等通過丘陵地區(qū)5年的田間試驗也發(fā)現(xiàn)，施用小麥秸稈生物質炭后土壤團聚體分布由小團聚體向大團聚體轉化，>0.25 mm的土壤大團聚含量顯著增加；土壤團聚體破壞率和不穩(wěn)定團粒指數(shù)降低，土壤團聚體幾何平均直徑(GWD)和平均質量直徑(MWD)增加，提高了土壤團聚體的穩(wěn)定性[23]。肖欣娟等在雅安黃壤、紫色土和水稻土3種典型茶園土壤的研究中也得到類似的結論，茶渣生物質炭提高了3種土壤0.25～2.00、>2.00 mm粒徑大團聚體的占比，且隨著生物質炭施用量的加大，效果更為顯著；同時降低了0.053～0.250 mm粒徑的團聚體比重；明顯降低了黃壤和水稻土 <0.053 mm 粒徑的團聚體含量，但對紫色土 <0.053 mm 粒徑的團聚體含量調控不顯著[24]。

生物質炭影響土壤團聚體形成及其穩(wěn)定性的可能機制包括生物質炭由于比表面積大、表面富含醌基、羧酸等官能團，或與土壤粒子形成了較強的靜電場，吸附黏土顆粒，或與礦質顆粒黏結成土壤團聚體和有機無機復合體[25]，同時生物質炭在土壤團聚體的物理保護下得以長期固持；生物質炭含碳豐富，可以直接增加土壤有機碳含量，也可以促進作物根系生長發(fā)育并刺激根系分泌分泌物，加快土壤微生物的生長和分解作用，進而增加土壤有機質含量，而土壤有機碳作為膠結物質能增強土粒的團聚性[26-27]，并提高土壤團聚體的穩(wěn)定性；生物質炭大量的孔隙結構為土壤微生物繁殖和生長提供了良好的場所，而且生物質炭富含營養(yǎng)物質(礦質元素和有機質)有利于微生物生長增殖，進一步增強土壤微生物的活性[28]，同時微生物通過分泌多糖、氨基酸和糖蛋白等有機膠結劑或利用菌絲纏繞土壤顆粒等方式促進土壤團聚體的形成和穩(wěn)定。

生物質炭結構和施用周期不同對土壤團聚體影響也不同。當添加的生物質炭易分解，有機碳含量較多時，可以為微生物生長提供較多易分解的碳源，通過土壤、微生物、生物質炭三者之間的相互作用，改善有機物質和交換性陽離子含量低的土壤團聚體結構[29-30]。當添加較大粒徑的生物質炭時，減緩了三者之間的作用強度，阻礙了大團聚體的形成過程[31]。施用周期上，生物質炭施用短期內，團聚體粒級分布和穩(wěn)定性的變化較對照不明顯[32]。一次性施用2年后，隨著生物質炭添加量(20～80 t/hm2)的增加土壤團聚體穩(wěn)定性指標呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢[33]。施用6 年后，4.5、 9.0 t/(hm2·年) 的生物質炭施用量處理顯著增加了大團聚體(250～2 000 μm)的平均質量直徑與團聚體穩(wěn)定率，進而改善土壤原有有機質和生物質炭本身的穩(wěn)定性[34]。對土壤團聚體的改善也受土壤類型的影響，有研究表明，生物質炭促進了沙壤土團聚體形成而對黏土沒有顯著影響[35]。往往質地粗的土壤中有機質匱乏，結構性差，施入生物質炭后可以有效補充土體有機質含量，促進團聚體的形成，進而改善土壤結構。與之相反，Zhou等研究發(fā)現(xiàn)，生物質炭提升了沙壤土的持水能力，但對土壤團聚體的數(shù)量和結構無顯著影響[36]。生物質炭在有機質含量較低的粗質地，傾向于促進有機碳的礦化分解，對土壤團聚體改良效果較差。因此，對有機質含量較低的粗質土壤，生物質炭應搭配其他有機物料一同施用以更好地促進團聚體形成和穩(wěn)定[37]。

3 生物質炭對土壤孔隙的影響

土壤孔隙是由固相土粒與土粒、土團與土團、土團與土粒之間相互支撐，構成的彎彎曲曲、粗細不同和形狀各異的各種間隙，是土壤結構的反映。土壤質地、土粒排列方式、結構、有機質含量以及土壤耕作等都會影響土壤孔隙狀況。較多報道顯示添加生物質炭可以有效降低土壤孔隙度[6，38-39]。由于生物質炭低容重、多孔性，直接施入土壤能有效降低容重，改善土壤緊實度，增加土壤的孔隙度，改善土壤水、氣條件；生物質炭還能促進團聚體形成，改善植物和微生物的區(qū)域環(huán)境，加強作物根系和微生物等對土體的作用，因而間接影響土壤孔隙[40-41]。

土壤孔隙度與生物質炭施用量的關系在不同類型的土壤中表現(xiàn)并不一致。Githinji在沙壤土中添加體積比為25.0%～100.0%的生物質炭，發(fā)現(xiàn)土壤孔隙度隨生物質炭施用量增加呈線性增加[6]。岑睿等在黏質粉土中添加1～5 kg/m2的生物質炭，土壤孔隙度增幅呈現(xiàn)先增加再降低的趨勢[42]。田丹的研究表明，沙土孔隙度與生物質炭添加量呈顯著線性正相關，這可能是因為多孔結構的生物質炭通過填充把土壤大孔隙分割成許多小孔隙，同時生物質炭自身多孔結構也直接增加了沙土的孔隙度，且隨著添加量增大，沙土的孔隙度接近壤土；而粉砂壤土孔隙度與生物質炭添加量呈顯著二階多項式相關，低炭處理下土壤總孔隙度降低，高炭處理下土壤總孔隙度小幅度增加[43]，這與Devereux等的研究結果[44]相同?？赡芤驗樯镔|炭較脆的機械強度，在受外力作用下易破碎成細小顆粒。當添加少量生物炭時，會堵塞粉沙壤土中的小孔隙，導致土壤孔隙率降低[45]；當加大生物質炭添加量時，會增加粉沙壤土的微孔數(shù)量，從而提升土壤孔隙度。此外，生物質炭對土壤孔隙度的影響也與生物質炭類型有關。如花生殼炭的孔隙數(shù)量較秸稈木炭的多，比表面積更大，添加花生殼炭更有利于沙土總孔隙度的增加[43]。

施用生物質炭還會改變土壤的孔徑分布情況。生物質炭孔隙發(fā)達，且多為微孔(<2 nm)，施用后易遷移到土壤顆粒之間，降低土壤的平均孔徑，隨著生物質炭施用量的增加土壤平均孔徑進一步降低[44]。Prendergast-Miller等的研究表明，施用生物質炭降低了沙土 60～300 μm孔徑的數(shù)量，增加了0.2～60.0 μm 孔徑的比例[46]，F(xiàn)an等也得出相似結論[47]。安寧等研究發(fā)現(xiàn)，生物質炭能顯著提高土壤總孔隙度，其中低量生物質炭增加了> 500 μm和100～500 μm當量孔徑的孔隙度；大量生物質炭反而降低了100～500 μm當量孔徑的孔隙度[48]。也有部分研究認為，生物質炭多孔的結構特性可以促進土壤大孔隙的增加[49-50]。Zhou等施用玉米芯生物質炭發(fā)現(xiàn)，與不施用生物質炭土壤相比，添加生物質炭的沙土土壤大孔隙占比顯著提升[36]。Sun等的研究顯示，秸稈生物質炭可以顯著提高黏性土壤的大孔隙(>75 μm)和中孔隙(30～75 μm)的數(shù)量，這是因為生物質炭與黏土顆粒相互作用的過程中，促使生物質炭與周邊的土壤微團聚體膠結成穩(wěn)定的大團聚體，增大了團聚體間的間隙，從而提高了土體中大孔隙和中孔隙的數(shù)量占比[51]。

總之，生物質炭的施用可以有效改變土壤的孔隙度和孔徑分布，優(yōu)化土壤孔隙結構，調節(jié)孔隙內的水分、空氣流通，為黏重、板結土壤的改良提供新的解決思路。但生物質炭對土壤孔隙的影響也不盡相同，具體還受到生物質炭類型、生物質炭施用量和土壤質地等因素的影響。

4 生物質炭對土壤容重的影響

土壤容重不僅與土壤質地、礦物組成和有機質含量有關，還與土壤結構、緊實程度和顆粒密度等密切相關，可判斷土壤松緊度。大量盆栽和田間試驗研究表明，生物質炭可添加到土壤中能不同程度降低土壤容重[52-54]。一方面，由于生物質炭疏松多孔，體積密度大多在0.05～0.57 g/cm3之間，遠低于礦質土壤[55]，施入土壤可以直接降低土壤容重；另一方面，雖然生物質炭彈性較低，土壤壓實后不會隨著生物質炭的添加而得到有效恢復，但是生物質炭的添加可以增加土壤有機質含量，增強土壤顆粒間的摩擦力從而改變土壤緊實度[10]，還可以促進真菌生長并提高作物生產力，通過根系和菌絲的生長對土壤容重產生間接影響[56]。

隨著生物質炭施用量的增加，土壤容重的降幅增加[57-58]，而當生物質炭的添加量很小時，這種作用效果不明顯。不同生物質炭對同種土壤容重的改良效果不同，相同生物質炭對不同質地土壤容重的改良效果也不同[59]。相同用量的秸稈木炭和花生殼炭對沙土容重的改良效果好于粉砂壤土；相同配比下，花生殼炭對土壤容重的改良效果好于秸稈木炭，這與不同類型生物質炭的結構有關。在微觀結構上，花生殼炭呈現(xiàn)柱狀，而秸稈木炭呈現(xiàn)不規(guī)則塊狀；生物質炭橫截面上的微孔形態(tài)分布和數(shù)量也存在一定差異，花生殼炭的微孔形狀和大小基本一致，緊密排列，而秸稈炭的微孔大小不均，且數(shù)量較少。顏永毫等向黃土高原的塿土、黃綿土、風沙土中添加不同量的蘋果樹枝生物質炭和鋸末生物質炭(密度分別為0.35～0.60 g/cm3)，結果顯示，風沙土的容重下降幅度最大，等量施用下，密度較低的蘋果樹枝生物質炭更能減小土壤容重[60]。

可見，施用生物質炭可以降低土壤容重，而降低效果受生物質炭性質、施用量、土壤質地等因素共同影響。此外，不同原料所制備的生物質炭的密度相差較大，機械強度也不同，生物質炭可能發(fā)生機械破碎或其他物理化學作用，使其變成更小的顆粒，進入土壤孔隙中，從而增加土壤容重。

5 生物質炭對土壤水分特性的影響

土壤的持水能力是反映土壤結構穩(wěn)定性的重要參數(shù)之一。由于生物質炭的多孔特性和較大的表面能，具有強大的吸附能，影響土壤持水力[61-62]。生物質炭含有豐富的含氧官能團(羧基、羥基、內酯基等)，其數(shù)量還會隨著生物質炭在土壤中的表面氧化而增多，會引起生物質炭表面更多的負電荷和吸附電位，從而提高土壤的持水能力，其數(shù)量與土壤持水力呈正相關關系[63]。生物質炭早期主要利用巨大的比表面積和豐富的孔隙結構影響土壤持水量；后期生物質炭則通過自身親水性對土壤持水能力產生重要作用。另外，生物質炭可以降低土壤容重，增加土壤孔隙度和有機質含量，改善土壤團粒結構，進而影響土壤持水力[64]。田丹的研究也證實生物質炭對沙土物理結構(容重、孔隙度)的改善是持續(xù)優(yōu)化沙土持水性的基礎條件[43]。生物質炭特有的吸附性、親水性以及對土壤孔隙度的增加作用，一定程度上改變了土壤水分的滲透模式、停滯時間、移動路徑，并在重力排水平衡上有效持留更多的水分，同時擴大了對水截留的表面積，提升了水分截留潛力，降低了水分擴散率，從而促進土壤的持水性增強[7，65-66]。

生物質炭對土壤水分特性的影響受多種因素的共同作用，其中生物質炭類型是首要因素。蘋果樹枝生物質炭對塿土、黃綿土、風沙土田間持水量的平均提高程度(4.67%)顯著高于鋸末生物質炭(2.02%)[60]，這是由于蘋果樹枝生物質炭的孔隙發(fā)育遠優(yōu)于鋸末生物質炭，能使土壤保持更多水分?；睒淦ど镔|炭對黃土高原地區(qū)黑壚土和湘黃土土壤容重、田間持水量和導水性能的改善效果優(yōu)于鋸末生物質炭[67]。相同添加比例條件下，花生殼炭對沙土和粉砂壤土土壤水分常數(shù)(飽和含水量、毛管持水量、田間持水量、飽和導水率)的影響較秸稈木炭更為顯著，與這2種生物質炭在微觀結構特征上的巨大差異有關[43]。

生物質炭添加量也對土壤水分特性具有重要影響。隨著生物質炭施用量的增加，坡地土壤飽和含水率、田間持水量和土壤儲水能力均增加[67-68]。然而也有部分研究認為，過高的生物質炭施用量會弱化對土壤水分的正向影響，甚至出現(xiàn)負效應。在施用疏水性較強的生物質炭時，這種現(xiàn)象更為明顯[69-70]。生物質炭常含有疏水官能團，其種類及數(shù)量受制備原料和溫度的影響，低溫熱解制備的生物質炭可增加土壤斥水性，高溫熱解制備的生物質炭可降低生物質炭自身的疏水性和土壤疏水性[71]，這與制備溫度提高引起脂肪族物質分解揮發(fā)、生物質炭芳香化程度加深、極性官能團數(shù)量減少、疏水性增強、親水性減弱有關。吳偉祥等認為，400～600 ℃ 條件下制備的生物質炭具有較高的田間持水量和較低的疏水性[72]。

生物質炭對土壤水分特性的影響與土壤類型密切相關。秸稈炭和花生殼炭對沙土水分含量(飽和含水量、毛管持水量、田間持水量)的改良效果優(yōu)于對粉沙壤土水分含量的改良效果[43]，在粉沙壤土中，只有在生物質炭添加量較大時(15%)，才能提高粉沙壤土的水分有效性，添加量較小時(5%、10%)反而起到阻礙作用。生物質炭對土壤田間持水量的提高程度與土壤黏粒含量存在負相關關系[60]，可能與不同質地土壤原有孔隙結構和生物質炭孔隙結構的相對大小有關。對于質地粗松的土壤，土壤粒徑之間孔隙較大，對水分的保蓄能力較弱，施入生物質炭能夠增大土粒之間的接觸，減少土壤中的大孔隙，增加土壤顆粒之間的微孔隙，加之生物質炭多微孔，可使沙土大、中孔隙度減小，小孔隙度及總孔隙度增加，降低了土壤的滲透性，飽和導水率顯著降低；此外，生物質炭因其較大的比表面積，具有了較強的吸水性，實現(xiàn)了對水分的保留，增加了土壤有效水分。對于質地黏重的細質土壤，本身持水性很強，通氣狀況較差，而生物質炭疏松多孔的特性可改善土壤黏重結構，使土壤大孔隙增加而中、小孔隙減小，在重力作用下從大孔隙當中流出的水分增多，飽和導水率增加，土壤含水量降低[73]。

綜上，對于沙質土壤，添加生物質炭可以降低容重、增加孔隙度、增加土壤水分含量，降低水分擴散率和飽和導水率，增加土壤的持水性能；對于黏性土壤，生物質炭可以增大土壤飽和導水率，利于土壤排水通氣；但在壤土上的應用效果存在不確定性。因此，在利用生物質炭改善土壤水分特性時需要考慮土壤質地、生物質炭類型、生物質炭疏水性和生物質炭施用量，還要注意生物質炭的作用在土壤中所能持續(xù)的時間。

6 問題與展望

近年來，生物質炭憑借自身獨特的理化特性，制備原料多樣易得，能夠改善土壤環(huán)境，增加土壤碳儲存等優(yōu)勢，在農田系統(tǒng)中扮演的角色也日趨重要，成為國內外眾多學者爭相研究的對象。隨著理論研究和推廣應用的持續(xù)深入，生物質炭從原料的把控到施用實效的監(jiān)測等一系列環(huán)節(jié)中的理論問題和應用問題日益凸顯[8，55，74-78]，集中體現(xiàn)在以下幾點。

(1)生物質原材料來源復雜，部分生物質存在安全隱患。源頭上嚴格把關生物質原料篩選，制備過程中實時監(jiān)測品質成分，最后加大對生物質炭化產品質量檢測，以防重金屬、抗生素和激素等含量超標的生物質炭產品對土壤環(huán)境造成二次污染，嚴重影響農產品質量安全。

(2)生物質炭化工藝標準尚不統(tǒng)一，適用場景尚不明確。針對土壤環(huán)境質量問題如土壤酸化、耕地板結和土壤肥力低等，綜合土壤質地(黏質土、沙質土和壤土)、作物種類以及地勢等因素加快研制功能性生物質炭產品，并制定相應的工藝標準。

(3)生物質炭在土體中長期定位的研究較少，實際應用的理論支撐相對薄弱。需加強對生物質炭在復雜土壤環(huán)境條件下的長期觀測和研究，聚焦生物質炭在耕地中的衰變過程，以及對土體微域環(huán)境包括微生物群落結構、團聚體演化、礦質元素遷移等的中長期影響，構建相應的轉運和衰減模型，從而指導生產實際。

(4)生物質炭對土壤環(huán)境的負面效應關注較少。大量生物質炭的施入會打破原有土體中的碳氮平衡，提高土壤pH值，加大土體中氨的揮發(fā)，進一步加劇土壤碳氮比例失衡，同時造成大量鹽基離子和有害物質聚集，對土壤產生持續(xù)不良影響。生產中應根據(jù)土壤的實際條件和需求合理制定生物質炭施用標準，規(guī)范生產實踐。

(5)由于生物質炭結構穩(wěn)定且復雜，目前研究多集中在人工制備生物炭對土壤環(huán)境和作物生長的影響，缺乏生物質炭與土壤腐殖質碳，特別是與胡敏酸、富里酸等聯(lián)系起來進行對比研究。采用最新的表征技術方法，系統(tǒng)比較同為土壤碳庫組分的土壤生物質炭或腐殖質碳與腐殖酸組成在結構特征和功能性上有何區(qū)別和聯(lián)系。

土壤功能結構的優(yōu)劣，直接影響土壤生態(tài)系統(tǒng)過程和周邊生物多樣性，在推進農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的進程中，營造良好的土壤健康結構是構建農業(yè)綠色、高產、優(yōu)質的必要前提。生物質炭作為一種安全可靠的可再生能源材料，如何合理利用其特有的性質，用以改善土壤結構，調節(jié)土壤養(yǎng)分有效性，提升土壤肥力水平，優(yōu)化土壤生態(tài)系統(tǒng)，增加土壤碳庫等已成為現(xiàn)階段研究的熱點，但就生物質炭與土壤結構的互作研究目前多停留在表觀層面，限于技術手段瓶頸，土壤結構的復雜性和難以觀測性等諸多因素影響，理論研究難以延伸。筆者認為，以生物質炭為媒介對土壤結構進行改良，有助于農田系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定，一定程度上緩解了動植物殘骸、城市生活垃圾、污水污泥等的處理壓力，響應“兩碳”目標的有效舉措，推進生態(tài)環(huán)境整體向好，應用市場和潛力巨大。因此，未來規(guī)范應用生物質炭開展長期田間定位試驗，進一步闡述生物質炭對土壤改良的長效作用機制，促進生物質炭在土壤改良和污染修復領域的應用。今后，應細化生物質炭結構表征和功能區(qū)域的研究，繼續(xù)加大生物質炭與土壤關聯(lián)性研究的力度、深度和廣度，以期為生態(tài)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供助力。