孔詩雯,任宏鵬
(遼寧大學(xué) 環(huán)境學(xué)院,遼寧 沈陽 110036)
生物炭是一種富含有機(jī)碳的產(chǎn)物,其主要是由有機(jī)原料,例如農(nóng)作物秸稈、木屑等,在缺氧等氧氣受限的環(huán)境下通過某些熱解制成的。由于生物炭具有的高度芳香化結(jié)構(gòu),使得其可以在環(huán)境中存留數(shù)千年或更長時(shí)間。除了生物炭本身的長期固碳作用外,將生物炭施入土壤中還可以減少土壤環(huán)境溫室氣體的排放。近年來,生物炭已被公認(rèn)為農(nóng)業(yè)多功能材料和受害土壤的解決方案之一。生物炭的多孔隙結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,具有巨大的表面積,加上本身的羧基、羥基、脂族雙鍵等親水基結(jié)構(gòu),賦予了生物炭極強(qiáng)的吸附能力和離子交換性能,使其可以成為優(yōu)異的緩釋吸附載體。
生物炭基肥在農(nóng)業(yè)和環(huán)境應(yīng)用中具有多種優(yōu)勢,其制備原理是將生物炭作為載體,與化學(xué)肥料以摻混法、吸附法、包膜法、反應(yīng)法及混合造粒法等方式復(fù)混而成的復(fù)合型肥料。生物炭基肥的作用原理主要是得益于生物炭的性質(zhì),促使其可以負(fù)載大量的肥料,不僅起到提高肥料的利用效率、緩釋肥料的釋放速率等作用,還可以提高土壤活性、改良土壤理化性質(zhì),并以此對植物產(chǎn)量的提高與品質(zhì)的改善有著促進(jìn)作用。生物炭基肥可以彌補(bǔ)單施生物炭和單施化學(xué)肥料的不足,其作用效果更加穩(wěn)定、高效,對植物生長的促進(jìn)、產(chǎn)量的增加作用也更加明顯。
植物的生長發(fā)育主要受水分、空氣、光照、溫度和土壤特性的影響。水是構(gòu)成植物體最主要的物質(zhì),參與植物體內(nèi)幾乎全部的生理活動(dòng);空氣中的氧氣及二氧化碳是植物呼吸和光合作用最重要的原料;同樣,充足的光照可以使得植物進(jìn)行充分的光合作用,積累養(yǎng)分,促進(jìn)植物生長;植物生長適宜的溫度通常在8~38℃,植物大多數(shù)生理生化作用均是在適宜的溫度下進(jìn)行的;土壤是植物生長環(huán)境的載體,為植物生長提供其必需的水分、空氣、礦質(zhì)元素等。因此,土壤的理化性質(zhì)是影響植物生長的關(guān)鍵,其中,酸堿度直接影響植物的生化反應(yīng),養(yǎng)分含量直接影響植物的生長發(fā)育,含水量影響植物的根部呼吸作用,疏松度影響植物根部的發(fā)育和生化反應(yīng)。土壤特性對植物的影響頗深,而生物炭基肥對土壤質(zhì)量、植物生長和產(chǎn)量均有明顯的提升效果。
生物炭基肥不僅繼承了生物炭的眾多優(yōu)點(diǎn),改變土壤環(huán)境,將生物炭負(fù)載肥料還能提升化肥的作用效果,提升土壤質(zhì)量,因此,生物炭基肥對植物生長發(fā)育具有十分積極的影響。
生物炭基肥的施入可以通過改變土壤物理性質(zhì)提升植物根系生長,例如,降低土壤容重、提高土壤土質(zhì)情況,提升土壤功能微生物酶活性和植物根部生理活動(dòng);改善水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布、提升土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,有利于植物保持和根系的生長。
生物炭基肥還可以通過改善土壤化學(xué)性質(zhì)提高植物生理生化反應(yīng)能力,例如,改善土壤pH值,提升土壤鹽離子含量,有利于土壤保肥,提升土壤微生物活性以及植物根系生理生化反應(yīng);提升土壤氮素的含量,植物吸收氮素會(huì)提高植物葉綠素含量,從而提升作物產(chǎn)量;提升土壤有效磷和鉀元素的含量,磷元素的提升可以促進(jìn)植物繁殖器官生長,加速植物開花結(jié)果,鉀元素的提升可以提高植物體內(nèi)纖維素和木質(zhì)素的含量,提高植物莖的抗倒伏和抗病蟲能力。
總之,生物炭基肥可以顯著提高植物生長發(fā)育能力、改善土壤肥力和理化性質(zhì),其本身具有的養(yǎng)分緩釋性能也可以提高肥料的利用率,可在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。