生物炭施入對農田土壤及作物生長影響的研究進展

高敬堯++王宏燕++許毛毛++代琳++馮露++袁佳慧++徐紅濤++孫巖++吳艷偉

摘要：在高溫條件下（通常<700 ℃），通過限氧或完全缺氧對生物質原料進行熱裂解和炭化所產生的一類含碳豐富的固態穩定物質稱為生物炭。生物炭因其灰分中含有一定比例的礦質元素如鉀、鈣、鈉、鎂、硅等，它們以氧化物或碳酸鹽形式存在，溶于水后呈堿性，所以生物炭普遍呈堿性；生物炭表面含有大量的—COOH、—COH、—OH等含氧官能團，豐富的含氧官能團易使生物炭表面產生大量負電荷，進而提高陽離子交換量（CEC）；生物炭巨大的比表面積和豐富的孔隙結構有助于增強土壤持水、透氣、保肥的能力，提高土壤對于易淋失養分元素和重金屬污染物的吸附能力，具有提高肥料利用率、修復污染土壤的作用；生物炭還有助于促進土壤團聚體的形成，增加土壤水穩性團聚體數量；生物炭發達的多孔結構有助于降低土壤體積、質量，具有改善土壤物理性狀的作用，同時對促進作物根系的生長發育、為土壤微生物提供棲息環境和生存空間、提高作物產量均有一定的效果。從生物炭的特性及制備影響因素、對土壤理化性質的影響、作物的生長發育及養分的吸收利用以及對污染土壤的修復和改良等方面進行闡述，并提出未來生物炭在農業等方面的應用，以期為相關領域學者提供借鑒和參考。

關鍵詞：生物炭；農田土壤；土壤性質；作物生長；土壤改良；污染土壤修復

中圖分類號： S156.2文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）10-0010-06

收稿日期：2016-04-06

基金項目：黑龍江省科技計劃（編號：GA10B502）；東北農業大學博士后科研基金（編號：2012RCB95）。

[JP2]作者簡介：高敬堯（1990—），女，黑龍江齊齊哈爾人，碩士研究生，研究方向為農業生態學及土壤改良。E-mail：1069592819@qq.com。

通信作者：王宏燕，博士，教授，主要從事生物質炭相關研究。E-mail：why220@126.com。

[ZK）]

有一種肥料對于提高極其貧瘠的土壤肥力具有顯著的作用，它廣泛并長期被生活在巴西亞馬遜流域的人們使用，被稱為亞馬遜黑土（Terra Preta）[1]。這種肥料具有含碳豐富、pH值較高等特點，其土壤氮、磷等肥力的含量是周邊其他類型土壤的3倍左右；農作物產量也是周邊其他類型土壤作物產量的2倍左右[2]；這類土壤中微生物的活性也比附近其他土壤中高得多。

經過現代學者的研究發現，這種黑土是長期生活在亞馬遜流域的人們為了增加土壤肥力而人為制造的，是目前亞馬遜流域乃至全球土質最優良和肥沃的土壤之一。它是將不同生物質（biomass）原料經焚燒過后施入土壤，導致土壤呈黑色，這類土壤的主要成分是生物炭（biochar）。生物炭是指將生物質原料（農作物秸稈、木材、畜禽糞便、生活垃圾等）在限氧或缺氧條件下，經高溫熱裂解所產生的一類高度芳香化、含碳豐富、穩定的固態物質[3]。

生物炭被學術界廣為關注源于對全球氣候變化的研究，因為生物炭具有高度芳香化的結構，使其具有極高的穩定性而長期存在于土壤中，因此可以通過土壤吸收大氣中的碳并將其以生物炭的形式固定于土壤中，從而減少和降低因CO2引起的溫室效應。生物炭產品還可以進一步提高碳負效應來應對和緩解全球氣候變化[4]。Lehmann等發現，當向土壤中施用質量分數為2%的生物炭時，幾乎完全抑制了甲烷的排放[5]。在此基礎上，隨著國內外學者對于生物炭研究的深入，發現生物炭除了具有固碳減排作用外，還因其獨特的理化性質而具有持水、透氣、保肥、提高微生物活性及促進作物產量增長的作用。同時，生物炭豐富的多孔結構及表面含有的大量含氧官能團對于重金屬、有機污染物等具有較強的吸附能力，將有毒物質固定在生物炭內部，可降低化學有效性和活動性，從而修復和改良受污染的土壤[6]。20世紀80年代以后，全球學者對于生物炭的理化性質以及將其作為土壤改良劑、固碳劑的研究相繼展開，逐漸拉開了生物炭相關研究的序幕。

1生物炭的特性及制備影響因素

生物炭的性質受原材料以及制備過程中溫度、時間、壓力、氧氣等條件影響[7-8]。制備生物炭的原料以及制備過程中的環境條件不同，所產生的生物炭理化性質如pH值、孔隙度、比表面積、養分含量、陽離子交換量（CEC）、吸附能力等不盡相同[9]。生物炭中含有大量作物生長所需的營養元素，除碳含量較高外，氮、磷、鉀、鈣、鎂的含量也較高，碳、氮含量由于燃燒、揮發的原因隨溫度的升高而降低，而鉀、鈣、鎂、磷的含量隨溫度的升高而增加[10]。一般情況下，主要元素的比例為碳66.6%～87.9%、氫1.2%～2.9%、氧10.6%～266%；其次是灰分元素，主要包括鉀、鈣、鈉、鎂、硅等[11]。

Gaskin等指出，熱解溫度對生物炭的質量尤其是表面化學性質、孔徑大小的影響非常大，生物炭的碳含量、養分濃度受制備生物炭的原材料類型影響較大[12-14]。生物炭的元素組成與炭化溫度有關，在限制供氧量條件下，隨著炭化溫度的升高，其含碳量增加；氫、氧含量降低，灰分含量有所增加，比表面積逐漸增大。而灰分的元素組成還與植物生長地的土壤類型、植物種類有關[13]。生物炭中礦物質含量從高到低排序一般為畜禽糞便>草本植物>木本植物，而含碳量則相反[12，14]。

一般而言，生物炭的pH值、灰分含量、比表面積與熱裂解的溫度呈正相關[15]，一般制備溫度越高，其比表面積越大。Kishimoto等研究表明，400～1 000 ℃制成的生物炭，其比表面積為200～400 m2/g[16]；在低溫條件下，產出的生物炭也可能具有較小的比表面積[17]。大部分生物炭呈堿性，一方面是因為生物炭中的灰分元素主要為鉀、鈣、鎂等，多數以氧化物、碳酸鹽形式存在，溶于水后顯堿性；另一方面，由于植物生長過程中聚集大量金屬陽離子，為保持體內電荷平衡，會積累一定量的堿基（有機陰離子），在熱解過程中堿基被濃縮，使生物炭呈堿性[18]。生物炭本身具有改良土壤性質、促進土壤團聚體形成、調控土壤微生物生態等特性，同時還能減少土壤的重金屬含量，以炭作原料制備生物炭基肥，這些特性也是生物炭與普通炭的區別所在，詳見表1。

2生物炭施入對土壤理化性質的影響

2.1生物炭對土壤物理性質的影響

土壤水分含量及其有效性是全球范圍內衡量土壤生產量的一項重要指標。生物炭因其豐富的多空隙結構可以吸附、保持水分，并且可以增強土壤水分的滲透性[19]。Glaser等研究發現，在巴西亞馬遜地區，富含生物炭土壤的水分含量較鄰近無炭土壤高18%[20]。文曼研究表明，生物炭對沙土的持水作用最明顯，當土壤水吸力為800 kPa時，生物炭含量為 150 g/kg 處理的水分含量為18%，為對照的4.5倍，這可能是因為生物炭增加了沙土的比表面積、極性基團數量[21]。因此，大孔隙結構土壤通過施加生物炭可以提高土壤田間持水量。土壤含水量高低除與土壤質地有關外，還受生物炭的顆粒度、比表面積、密度等影響。

同時，生物炭對土壤物理性狀的影響還與生物炭的施用量、被施土壤基礎肥力水平有關。黃超等研究表明，當生物炭用量為10 g/kg時，其對土壤物理性質的影響不明顯；但當生物炭用量為50、200 g/kg時，其對肥力水平較低土壤的水穩定性團聚體數量、容重、飽和持水量均產生明顯影響，但對肥力水平較高的土壤，生物炭僅對土壤容重產生明顯影響，對水穩定性團聚體數量、田間持水量的影響不顯著[22]。生物炭可以有效降低土壤體積、質量，有研究表明，生物炭施用量與土壤體積、質量呈負相關[23]。

總體而言，生物炭對于土壤物理性狀的影響及改善主要體現在降低土壤體積與質量、土壤拉伸強度，促進作物根系的生長和發育，以及增加土壤孔隙度、提高土壤透氣和持水保水能力[24]。

2.2生物炭對土壤化學性質的影響

研究發現，生物炭具有固碳減排、提高土壤肥力的作用[25-26]。植物通過光合作用將CO2固定在體內，生物質經過高溫熱裂解的炭化作用，將大氣中的CO2以穩定炭的形式固定，從而阻止碳向大氣中再次回歸。生物炭的添加對于土壤有效養分含量的提高具有促進作用。有研究表明，增施生物炭使得盆栽大豆、牧草全生育期N2O排放量減少50%～80%，并幾乎不排放甲烷[26]。郭偉等研究發現，施用生物炭與對照處理相比，在0～7.5、7.5～15.0 cm 2個土層之間堿解氮的質量分數沒有顯著差異，但施用生物炭處理明顯提高了土壤耕層全氮的質量分數[27]。同時也有研究指出，在玉米苗期，通過添加生物炭可以有效增加土壤全氮、有機碳含量，但是對于土壤全磷、速效磷含量沒有影響[28]。

生物炭可以提高土壤中氮含量的原因可能為以下幾個方面：（1）生物炭中含有少量氮元素，對于提高土壤中氮含量有促進作用；（2）由于生物炭的多孔結構，可以改善土壤呼吸狀況，土壤中碳氮比升高，能夠抑制氮素的微生物轉化、反硝化作用，從而促進土壤中氮含量的增加[27]。但也有學者指出，添加生物炭對于土壤中有效磷、鈣、鎂含量的提高具有顯著效果，但是對于氮、鉀的影響不明顯[29]。Novak等研究表明，土壤中添加質量分數為2%的生物炭，67 d后發現土壤鈣、鉀、錳、磷含量明顯升高，但硫、鋅含量降低[30]。

生物炭具有較高的pH值，普遍呈堿性。因為生物炭的灰分元素主要為鈉、鉀、鈣、鎂等，這些元素主要以氧化物、碳酸鹽的形式存在，溶于水呈堿性[31]。有研究發現，以2種花生殼為原料，將在300、400 ℃條件下制備的生物炭加入酸化土壤中，可以顯著降低土壤容重，提高土壤pH值，并且pH值的提高能力與生物炭中灰分含量呈正相關，當生物炭添加量為5%時，與對照相比，2種溫度下制備的生物炭使土壤pH值分別提高了0.99、1.40[32]。因此，生物炭可以用作酸性土壤的改良劑來中和土壤酸度，提高土壤的pH值，對我國東北部地區的較酸且肥力較低的白漿土的改良具有積極作用和意義。

土壤陽離子交換性能的提高，有助于作物對于養分的吸收和利用，使養分緩慢地釋放，降低養分的淋洗和流失。生物炭表面含有大量的—COOH、—COH、—OH等含氧官能團，豐富的含氧官能團易使生物炭表面產生大量負電荷，增強土壤對陽離子的吸附能力，進而提高陽離子交換量[33]。

生物炭對土壤CEC的影響與土壤類型、質地及生物炭的施用量有關，生物炭對提高土壤CEC的作用與土壤有機質含量呈負相關，即有機質含量高的土壤，施用生物炭對土壤CEC作用較弱，而有機質含量較低的土壤在土壤CEC方面較強[34]。

3生物炭施入對作物生長發育的影響

[HTK]3.1生物炭對作物養分吸收的影響[HT]

生物炭可通過改良土壤理化性質，如改善土壤結構、增加土壤有機碳含量、提高土壤pH值、提高陽離子交換量、降低交換態Al3+含量等途徑來間接影響作物生長發育；同時，生物炭也可直接向作物提供少量營養物質，促進作物生長發育，生物炭對作物的作用效果與生物炭的類型、施用量、土壤類型和植物種類等諸多因素具有一定相關性。

許多研究表明，生物炭的施用對作物有增產效果。Major等在哥倫比亞熱帶草原氧化土壤中單施0、8、20 t/hm2生物炭進行為期4年的玉米種植研究。結果表明，除第1年外，后3年玉米產量連續提高，20 t/hm2處理在第4年的產量比對照提高140%[35]。Uzoma等對生長在沙土的玉米進行研究得出，玉米產量在生物炭施用量為0～15 t/hm2范圍內基本隨其用量的增加而增加[36]。除玉米外，生物炭也可促進大豆[37]、水稻[38]、番茄[39]等作物的生長。關于生物炭對作物生長的促進作用，有研究認為，生物碳對低有機質含量土壤的增產效果顯著，但對于有機質含量高的土壤作用不明顯[40]，或在施用生物炭同時配施化肥才能起到增產作用[19]，原因是肥料消除了生物炭養分低的缺陷，而生物炭賦予肥料養分緩釋性能的互補和協同作用[41]。但生物炭的過高施用會抑制作物生長，甚至減產，或出現隔年增產而當季影響小等現象[14]。

3.2生物炭對作物生長發育的影響

生物炭在作物對養分吸收方面的影響與生物炭的種類、施用量以及土壤中原養分含量密切相關。施用生物炭有利于促進作物組織中磷、鉀、鈣、鎂等元素的吸收[42]。研究證明，生物炭對小麥、水稻、玉米的氮素吸收量積累有一定的促進作用[43]。張晗芝等試驗顯示，在玉米苗期，2.4、12 t/hm2的生物炭用量可促進干物質的積累，然而生物炭用量為 48 t/hm2 時會抑制干物質的積累，但效果都未達統計顯著水平[28]。配施化肥對生物炭作用的發揮存在一定影響，施肥水平較低時，生物炭的施用可促進植株對氮磷鉀的吸收；但當施氮量較高時，生物炭的施用則限制植株對礦質養分的吸收[44]。

生物炭在作物的生長發育及養分吸收中的作用受諸多因素影響，其作用機理沒有特別明確，多數試驗都是針對短期效果進行研究，并且得出的多數為正向的結論。為了更好地發揮生物炭的作用，在研究生物炭優勢方面的同時，也應關注生物炭的施用對作物產生的負面影響，從多方面控制生物炭作用的影響因素，逐步加強生物炭對農業生態系統的作用。

4生物炭施入對污染土壤的改良和修復

4.1生物炭對重金屬污染土壤的修復與改良

重金屬污染元素主要包括汞、鎘、鉛、鉻和類金屬元素砷等生物毒性明顯的元素，以及有一定毒性的鋅、銅、鎳等。重金屬不能被微生物降解，可通過食物鏈在動物、人體內積累而嚴重影響人體健康[45]。重金屬污染問題已經成為當今環境科學研究的重要內容，特別是水體、土壤重金屬污染問題受到越來越多的重視。因此，重金屬污染的治理技術已經成為國內外研究的難點和熱點領域。生物炭具有致密的微孔結構和巨大的比表面積，吸附能力強，能吸附鉛[46-47]、鉻[48]、汞[49]、鎘[50-51]、銅[52-54]、鋅[55-57]等重金屬；此外，它還具有生產成本低、生態安全、無污染、可大面積推廣等顯著特點，這些特點使其作為一種高效廉價的吸附劑在治理水體、土壤重金屬污染以及受污染環境介質的控制和修復等過程中得以應用。生物炭對重金屬離子的吸附作用研究成為近年來環保工作者十分關注的科學問題[58]。

現階段生物炭應用在重金屬污染治理的研究，主要針對銅、鉛、鋅、鎘、絡等重金屬，主要還是利用生物炭巨大的比表面積、豐富的含氧官能團的吸附能力和表面的離子交換反應。Samadi等研究表明，由甘蔗渣制得的木炭可有效去除水溶液中6價鉻，木樹皮快速熱解制得的生物炭作為吸附劑可去除水中的有毒重金屬（As3+、Cd2+、Pb2+）[59]；Uchimiya等發現，由廢棄物經過低溫、高溫熱解制得的生物炭以及蒸汽活化類似炭可以固定水、土壤中的重金屬（如鎘、銅、鎳、銀）等[60]。

另外，Houben等利用0.01 mol/L CaCl2溶液提取投加量分別為1%、5%、10%生物炭反應后土壤中的重金屬，結果表明：在生物炭與土壤反應1 h后，土壤中鎘、鋅、鉛的可濾出毒性隨著生物炭投加量的增大明顯降低；而且隨著反應時間延長至56 d，重金屬的可濾出毒性進一步降低[61]。Zhang等利用小桉樹、小麥谷殼制成的生物炭，以0.5%、5.0%的投加比例修復土壤中重金屬鎘；反應3周后，CaCl2提取液中鎘含量明顯降低[62]。Méndez等對比了城市污水污泥制成的生物炭和原始污泥對某地中海農田土壤中重金屬銅、鎳、鋅的修復作用，結果表明：與原始污泥相比，熱解后的生物炭中重金屬的可移動性和可濾出風險均降低，加入污泥制備的生物炭不僅降低了土壤中銅、鎳、鋅的可濾出毒性，而且生物炭處理還明顯提高了沙壤土的有效水分含量、田間持水量[63]。

Almaroai等對比了生物炭、牛骨、蛋殼的施加對土壤中鉛的生物有效性的影響，該試驗利用玉米作為試驗作物，種植21 d后，在生物炭的修復作用和鹽水灌溉的條件下，玉米嫩枝中的鉛濃度得到有效降低[64]。Bian等則利用麥稈制成的生物炭對華南地區5個試驗點進行田間試驗，研究生物炭對種植水稻的土壤中重金屬鎘的修復效果發現，當生物炭的投加量為40 t/hm2時，水稻顆粒中的鎘含量降低了20%～90%，并且達到安全線以下（0.4 mg/kg）[65]。該試驗表明，生物炭是解決華南地區鎘大米問題的一種極具潛力的方法。

通過以上多位學者的研究表明，由不同生物質原料制備的生物炭能有效降低土壤中重金屬的可濾出毒性，而且隨著反應時間的延長，重金屬的可濾出毒性可以得到進一步降低。

4.2生物炭對化肥、農藥等有機污染物的影響

鑒于生物炭結構的特殊性及其物理化學特性，能夠吸附有機污染物，已被應用于有機污染物污染的環境的治理。研究發現，生物炭能高效去除復合污染體系中的PAHs（多環芳烴），對水溶液中的西維因、莠去津、撲滅通、毒死蜱等有機農藥也具有良好的吸附效果[66-68]。熱解溫度是影響生物炭吸附能力的重要因素，Chen等發現，松針生物炭能吸附水中的4-硝基甲苯，且隨著炭化溫度的升高，生物炭的吸附能力增強[69]。底泥生物炭對卡馬西平的Freundlich吸附系數Kf可由200 ℃時的216.52 mg/kg升至50 ℃時的 713.18 mg/kg[70]。同時，生物炭吸附容量還受外界條件，如pH值、溶液溫度、初始濃度以及生物炭投加量等因素的影響[71-72]。此外，還有研究者對比了生物炭和活性炭對污水中活性藍、羅丹B的吸附效果，發現生物炭的吸附效果優于活性炭[74]。

土壤3中生物炭對污染物的強吸附活性及明顯的吸附、解吸遲滯（Hysteresis）現象，改變了土壤中污染物的賦存形態，降低了土壤中污染物的生物有效性。這種作用一方面可降低土壤殘留污染物的生物有效性、減弱生物修復效果變差及除草劑作用等負面影響；另一方面可降低污染物對土壤生物的毒性、污染物對農產品的轉移污染以及對地下水源的污染風險。

土壤中添加微量生物炭，對植物營養成分吸收及植物產量基本沒有影響，但可降低除草劑的除草效果，并降低植物從土壤中吸收富集農藥的作用，從而間接降低土壤殘留農藥對農產品的轉移污染風險[74-75]。隨著土壤中生物炭含量增加，除草劑敵草隆對稻田稗草的殺蟲效果逐漸降低[76]，殘留污染物菲的微生物礦化速率和可提取態[羥丙基-β-環糊精（HPCD）提取]含量均逐步降低。當土壤中添加生物炭含量超過0.5%時，利用HPCD提取對微生物礦化量之間線性關系不明顯，表明當土壤中生物炭含量增加，用化學模擬提取的方法預測土壤中污染物生物有效性的可靠性降低。生物炭的存在同樣能夠降低沉積物中脂溶性化合物（多環芳烴和多氯聯苯）的生物有效性，從而使它們在生物體內的富集量減少[77]。有研究發現，在有機質含量相同的沉積物中，生物炭含量高時，多氯聯苯的生物-沉積物累積系數（BSAF）明顯低。Rust等對海底沉積物中多環芳烴在幾種無脊椎動物體內的生物富集現象進行研究發現，生物炭能降低多環芳烴的生物有效性[78]。

生物炭對土壤殘留農藥生物有效性的影響程度受生物炭性質及農藥性質等因素影響。生物炭表面積越大、微孔性越強，對農藥吸附活性越大，對農藥生物有效性的影響也越強；對不同農藥而言，親水性越強，被生物炭隔離作用越弱，生物炭對其生物有效性的影響越小[79]。有研究表明，農藥在堿性條件下降解速度加快，但是少量生物炭添加到土壤中對土壤pH值增加較小[80]，而土壤中農藥主要被生物炭吸附隔離，因此農藥在添加生物炭的土壤中不但沒有加速降解，反而延緩了降解的速率。

5展望

現階段國內外關于生物炭的研究表明，生物炭施入土壤具有固碳減排的作用，而且因其獨特的性狀，對于改善土壤理化性質、促進作物養分吸收及生長發育、修復和改良污染性土壤具有一定積極作用[81-82]。但是目前關于生物炭的研究仍存在不足，主要表現在以下幾個方面：

（1）在生物炭制備過程中，原料、溫度、時間等條件不同，制備的生物炭性質不盡相同，不同領域及研究方向的研究手段也不同，對于研究結果也相對缺乏可比性。而且，我國地大物博，土壤類型及種類眾多，不同類型的生物炭施入土壤后，對于土壤的理化性狀方面的表現也不盡相同，因此應建立生物炭與土壤關聯數據庫，針對不同類型土壤、不同地表作物，有針對性地開展相關研究及數據整合，探索因地制宜的生物炭類型及施用量。

（2）目前關于生物炭的研究多集中在室內試驗和小規模的田間試驗，鮮有開展生物炭相關大田長期定位試驗，與小型模擬試驗相比，大田試驗具有生物炭用量大、環境不可控、周期長等特點。在生物炭應用土壤改良及作物生長發育大規模推廣之前，尚須考慮制備成本、推廣方案、施用方法等因素。

（3）現階段大多數研究主要集中在生物炭特性與制備影響因素及直接應用土壤方面，以生物炭基為核心的土壤改良劑和炭基肥相關研究較少。因此，針對以生物炭為載體的肥料及改良劑研究，以及合理定量化配施是今后需要進一步研究的內容。同時，對于生物炭基的農作物品種專用肥料是今后的研究重點。

（4）生物炭對于土壤作物以及生態環境功能的研究及影響多集中在宏觀層面，對于促進作物生長發育、提高產量等方面在短期內效果明顯，但其內部作用機理尚須進一步研究和探索。

[HS2]參考文獻：

[1]Grossman J M，ONeill B E，Tsai S M，et al. Amazonian anthrosols support similar microbial communities that differ distinctly from those extant in adjacent，unmodified soils of the same mineralogy[J]. Microbial Ecology，2010，60（1）：192-205.

[2]Marris E. Putting the carbon back：black is the new green[J]. Nature，2006，442（713）：624-626.

[3]zimen D，Ersoy-Meri[KG-*5]c[DD（-1*2][HT6]'[DD）]boyu A. Characterization of biochar and bio-oil samples obtained from carbonization of various biomass materials[J]. Renewable Energy，2010，35（6）：1319-1324.

[4]Sanchez M E，Lindao E，Margaleff D，et al. Pyrolysis of agricultural residues from rape and sunflowers：Production and characterization of bio-fuels and biochar soil management[J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis，2009，85（1/2）：142-144.

[5]Lehmann J， Rondon M. Bio-char soil management on highly weathered soils in the humid tropics[M]. Boca Raton：CRC Press，2005.

[6]袁金華，徐仁扣. 生物質炭的性質及其對土壤環境功能影響的研究進展[J]. 生態環境學報，2011，20（4）：779-785.

[7]Lua A C，Yang T. Effects of vacuum pyrolysis conditions on the characteristics of activated carbons derived from pistachio-nut shells[J]. Journal of Colloid and Interface Science，2004，276（2）：364-372.

[8]Gundale M J，Deluca T H. Temperature and source material influence ecological attributes of ponderosa pine and Douglas-fir charcoal[J]. Forest Ecology and Management，2006，231（1/2/3）：86-93.

[9]Chan K Y，Van Zwieten L，Meszaros I，et al. Agronomic values of greenwaste biochar as a soil amendment[J]. Australian Journal of Soil Research，2007，45（8）：629-634.[ZK）]

[10]Cao X，Harris W. Properties of dairy-manure-derived biochar pertinent to its potential use in remediation[J]. Bioresource Technology，2010，101（14）：5222-5228.

[11]Lehmann J，da Silva J P Jr.，Steiner C，et al. Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin：fertilizer，manure and charcoal amendments[J]. Plant and Soil，2003，249（2）：343-357.

[12]Gaskin J W，Steiner C，Harris K，et al. Effect of low-temperature pyrolysis conditions on biochar for agricultural use[J]. Transactions of American Society of Agricultural and Biological Engineers，2008，51（6）：2061-2069.

[13]Sadaka S，Boateng A A. Pyrolysis and bio-oil[M]. Cooperative Extension Service，University of Arkansas，US Department of Agriculture and County Governments Cooperating，2009：1-6.

[14]Schmidt M W I，Noack A G. Black carbon in soils and sediments：analysis，distribution，implications，and current challenges[J]. Global Biogeochemical Cycles，2000，14（3）：777-793.

[15]Balwant S，Bhupinderpal S，Annettel C. Characterization and evaluationof biochars for their application as a soil amendment[J]. Australian Journal of Soil Research，2010，48（7）：516-525.

[16]Kishimoto S，Sugiura G. Charcoal as a soil conditioner[J]. Int Achieve Future，1985（5）：12-23.

[17]張偉明. 生物炭的理化性質及其在作物生產上的應用[D]. 沈陽：沈陽農業大學，2012.

[18] Yip K V，Tian F J，Hayashi J I，et al. Effect of alkali and alkaline earth metallic species on biochar reactivity and syngas compositions during steam gasification[J]. Energy & Fuels，2009，24（1）：173-181.

[19] Asai H，Samson B K，Stephan H M，et al. Biochar amendment techniques for upland rice production in Northern Laos：1. Soil physical properties，leaf SPAD and grain yield[J]. Field Crop Research，2009，111（1/2）：81-84.

[20] Glaser B，Lehmann J，Zech W. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal-a review[J]. Biology & Fertility of Soils，2002，35（4）：219-230.

[21]文曼. 黃土高原地區生物炭的土壤水動力學效應[D].楊凌： 西北農林科技大學，2012.

[22]黃超，劉麗君，章明奎. 生物質炭對紅壤性質和黑麥草生長的影響[J]. 浙江大學學報：農業與生命科學版，2011，37（4）：439-445.

[23]陳紅霞，杜章留，郭偉，等. 施用生物炭對華北平原農田土壤容重、陽離子交換量和顆粒有機質含量的影響[J]. 應用生態學報，2011，22（11）：2930-2934.

[24]袁金華，徐仁扣. 稻殼制備的生物質炭對紅壤和黃棕壤酸度的改良效果[J]. 生態與農村環境學報，2010，26（5）：472-476.

[25] Lehmann J，Gaunt J，Rondon M. Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems：A review [J]. Mitigation & Adaptation Strategies for Global Change，2006，11（11）：395-419.

[26] Rondon M A，Molina D，Hurtado M，et al.Enhancing the productivity of crops and grasses while reducing greenhouse gas emissionsthrough biochar amendments to unfertile tropical soils[C]. Philadelphia，USA：18th World Congress of Soil Science，2006：9-15.

[27]郭偉，陳紅霞，張慶忠，等. 華北高產農田施用生物質炭對耕層土壤總氮和堿解氮含量的影響[J]. 生態環境學報，2011，20（3）：425-428.

[28]張晗芝，黃云，劉鋼，等. 生物炭對玉米苗期生長、養分吸收及土壤化學性狀的影響[J]. 生態環境學報，2010，19（11）：2713-2717.

[29]周桂玉，竇森，劉世杰，等. 生物質炭結構性質及其對土壤有效養分和腐殖質組成的影響[J]. 農業環境科學學報，2011，30（10）：2075-2080.

[30]Novak J M，Busscher W J，Laird D L，et al. Impact of biochar amendment on fertility of a southeastern coastal plain Soil[J]. Soil Science，2009，174（2）：105-112.

[31]謝祖彬，劉琦，許燕萍，等. 生物炭研究進展及其研究方向[J]. 土壤，2011，43（6）：857-861.

[32]王震宇，徐振華，鄭浩，等. 花生殼生物炭對中國北方典型果園酸化土壤改性研究[J]. 中國海洋大學學報：自然科學版，2013，43（8）：86-91.

[33]Liang B，Lehmann J，Solomon D，et al. Black carbon increases cation exchange capacity in soils[J]. Soil Science Society of America Journal，2006，70（5）：1719-1730.

[34]黃超，劉麗君，章明奎. 生物質炭對紅壤性質和黑麥草生長的影響[J]. 浙江大學學報：農業與生命科學版，2011，37（4）：439-445.

[35]Major J，Rondon M，Molina D，et al. Maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a Colombian savanna oxisol[J]. Plant and Soil，2010，333（1/2）：117-128.

[36]Uzoma K C，Inoue M，Andry H，et al. Effect of cow manure biochar on maize productivity under sandy soil condition[J]. Soil Use and Management，2011，27（2）：205-212.

[37]Rondon M A，Lehmann J，Ramírez J，et al. Biological nitrogen fixation by common beans （Phaseolus vulgaris L.） increases with bio-char additions[J]. Biology & Fertility of Soils，2007，43（6）：699-708.

[38]張偉明，孟軍，王嘉宇，等. 生物炭對水稻根系形態與生理特性及產量的影響[J]. 作物學報，2013，39（8）：1445-1451.

[39]勾芒芒，屈忠義. 土壤中施用生物炭對番茄根系特征及產量的影響[J]. 生態環境學報，2013，22（8）：1348-1352.

[40]黃超，劉麗君，章明奎. 生物質炭對紅壤性質和黑麥草生長的影響[J]. 浙江大學學報：農業與生命科學版，2011，37（4）：439-445.

[41]何緒生，張樹清，佘雕，等. 生物炭對土壤肥料的作用及未來研究[J]. 中國農學通報，2011，27（15）：16-25.

[42]馬莉，侯振安，呂寧，等. 生物碳對小麥生長和氮素平衡的影響[J]. 新疆農業科學，2012，49（4）：589-594.

[43]曲晶晶，鄭金偉，鄭聚鋒，等. 小麥秸稈生物質炭對水稻產量及晚稻氮素利用率的影響[J]. 生態與農村環境學報，2012，28（3）：288-293.

[44]張萬杰，李志芳，張慶忠，等. 生物質炭和氮肥配施對菠菜產量和硝酸鹽含量的影響[J]. 農業環境科學學報，2011，30（10）：1946-1952.

[45]黃益宗，郝曉偉，雷鳴，等. 重金屬污染土壤修復技術及其修復實踐[J]. 農業環境科學學報，2013，32（3）：409-417.

[46]Lu H，Zhang W，Yang Y，et al. Relative distribution of Pb2+ sorption mechanisms by sludge-derived biochar[J]. Water Research，2012，46（3）：854-862.

[47]Jiang T Y，Jiang J，Xu R K，et al. Adsorption of Pb（Ⅱ）on variable charge soils amended with rice-straw derived biochar[J]. Chemosphere，2012，89（3）：249-256.

[48]丁文川，田秀美，王定勇，等. 腐殖酸對生物炭去除水中Cr（Ⅵ）的影響機制研究[J]. 環境科學，2012，33（11）：3847-3853.

[49]Kong H，He J，Gao Y，et al. Cosorption of phenanthrene and mercury（Ⅱ） from aqueous solution by soybean stalk-based biochar[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry，2011，59（22）：12116-12123.

[50]Jin H P，Choppala G K，Bolan N S，et al. Biochar reduces the bioavailability and pytotoxicity of heavy metals[J]. Plant & Soil，2011，348（1）：439-451.

[51]Cao X D，Ma L，Gao B，et al. Dairy-Manure derived biochar effectively sorbs lead and atrazine[J]. Environmental Science & Technology，2009，43（9）：3285-3291.

[52]Uchimiya M，Klasson K T，Wartelle L H，et al. Influence of soil properties on heavy metals equeestration by biochar amendment：Ⅰ. Copper sorption isotherms and there lease of cations[J]. Chemosphere，2011，82（10）：1431-1437.

[53]Chen X，Chen G，Chen L，et al. Adsorption of copper and zinc by biochars produced from pyrolysis of hardwood and corn straw in aqueous solution[J]. Bioresource Technology，2011，102（19）：8877-8884.

[54]Tong X J，Li J Y，Yuan J H，et al. Adsorption of Cu（Ⅱ） by biochars generated from three crop straws[J]. Chemical Engineering Journal，2011，172（2/3）：828-834.

[55]Trakal L，Komárek M，Száková J，et al. Biochar application to metal-contaminated soil：evaluating of Cd，Cu，Pb and Zn sorption behavior using single- and multi-element sorption experiment[J]. Plant Soil & Environment，2011，57（8）：372-380.

[56] Kolodyńska D，Wnetrzak R，Leahy J J，et al. Kinetic and adsorptive characterization of biochar in metal ions removal[J]. Chemical Engineering Journal，2012，197（29）：295-305.

[57]Beesley L，Marmiroli M. The immobilisation and retention of soluble arsenic，cadmium and zinc by biochar[J]. Environmental Pollution，2011，159（2）：474-480.

[58]王寧，侯艷偉，彭靜靜，等. 生物炭吸附有機污染物的研究進展[J]. 環境化學，2012，31（3）：287-295.

[59]Samadi M T，Rahman A R，Zarrabi M，et al. Adsorption of chromium （Ⅵ） from aqueous solution by sugar beet bagasse-based activated charcoal[J]. Environmental Technology，2009，30（10）：1023-1029.

[60]Uchimiya M，Lima I M，Thoma K K，et al. Immbolization of heavy metal ions （CuⅡ，CdⅡ，NiⅡ，and PbⅡ） by broiler litter-derived biochars in water and soil[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry，2010，58（9）：5538-5544.

[61]Houben D，Evrard L，Sonnet P. Mobility，bioavailability and pH-dependent leaching of cadmium，zinc and lead in a contaminated soil amended with biochar[J]. Chemosphere，2013，92（11）：1450-1457.

[62]Zhang Z，Solaiman Z M，Meney K，et al. Biochars immobilize soil cadmium，but do not improve growth of emergent wetland species Juncus subsecundus in cadmium-contaminated soil[J]. Journal of Soils & Sediments，2013，13（1）：140-151.

[63]Méndez A，Gómez A，Paz-Ferreiro J，et al. Effects of sewage sludge biochar on plant metal availability after application to a Mediterranean soil[J]. Chemosphere，2012，89（11）：1354-1359.

[64]Almaroai Y A，Usman A A，Ahmad M，et al. Effects of biochar，cow bone，and eggshell on Pb availability to maize in contaminated soil irrigated with saline water[J]. Environmental Earth Sciences，2014，71（3）：1289-1296.

[65] Bian R J，Chen D，Liu X Y，et al.Biochar soil amendment as a solution to prevent Cd-tainted rice from China：Results from a cross- site field experiment[J]. Ecological Engineering，2013，58（13）：378- 383.

[66]張鵬. 生物炭對西唯因與阿特拉津環境行為的影響[D]. 天津：南開大學，2013.

[67]程海燕. pH和溶解性有機質影響下黑碳吸附農藥行為的研究[D]. 上海：華東師范大學，2008.

[68]余向陽，張志勇，張新明，等. 黑碳對土壤中毒死蜱降解的影響[J]. 農業環境科學學報，2007，26（5）：1681-1684.

[69]Chen B，Chen Z. Sorption of naphthalene and 1-naphthol by biochars of orange peels with different pyrolytic temperatures[J]. Chemosphere，2009，76（1）：127-133.

[70]吳敏，寧平，李今今. 底泥制備的生物炭對卡馬西平的吸附解吸研究[J]. 昆明理工大學學報：自然科學版，2012，37（3）：69-73.

[71]張繼義，王龍，李金濤，等. 小麥秸稈生物碳質吸附劑對硝基苯的吸附性能[J]. 環境工程學報，2013，7（1）：226-230.

[72]安增莉，侯艷偉，蔡超，等. 水稻秸稈生物炭對Pb（Ⅱ）的吸附特性[J]. 環境化學，2011，30（11）：1851-1857.

[73]李東，李華軍. 活性炭吸附水中羅丹明B的研究[J]. 陜西科技大學學報：自然科學版，2008，26（6）：95-98.

[74]Yu X Y，Ying G G，Kookana R S. Reduced plant uptake of pesticides with biochar additions to soil[J]. Chemosphere，2009，76（5）：665-671.

[75] Hilber I，Wyss G S，Mder P，et al. Influence of activated charcoal amendment to contaminated soil on dieldrin and nutrient uptake by cucumbers[J]. Environmental Pollution，2009，157（8/9）：2224-2230.

[76]Yu X Y，Ying G G，Rai S K. Desorption behavior of a pesticide in soil amended with black earbon[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2006，54（22）：8545-8550.

[77]楊基峰，應光國，趙建亮，等. 黑碳對污染物環境地球化學過程的影響[J]. 生態環境學報，2008，17（4）：1685-1689.

[78]Rust A J，Burgess R M，Mcelroy A E，et al. Influence of soot carbon on the bioaccumulation of sediment-bound polycyclic aromatic hydrocarbons by marine benthic invertebrates：an interspecies comparison[J]. Environmental Toxicology and Chemistry，2004，23（11）：2594-2603.

[79]Yang Y，Sheng G，Huang M. Bioavailability of diuron in soil containing wheat-straw-derived char[J]. The Science of the Total Environment，2006，354（2/3）：170-178.

[80]Yuan J H，Xu R K，Zhang H. The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures[J]. Bioresource Technology，2011，102（3）：3488-3497.

[81]楊曉慶，侯仔堯，常夢婷，等. 改良劑對Cd污染土壤的修復作用[J]. 江蘇農業科學，2015，43（7）：423-425.

[82]楊曉慶，侯仔堯，常夢婷，等. 生物炭對鎘污染土壤的修復研究[J]. 江蘇農業科學，2015，43（6）：335-337.[ZK）][HT][HJ][FL）]