生物炭对土壤肥力及作物产量和品质的影响研究进展

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　　摘要    生物炭是在厌氧或无氧条件下，由生物材料经高温热解产生的一类富含碳素、孔隙发达、比表面积巨大、高度芳香化、性质稳定的固态多功能材料。生物炭施入土壤具有改善土壤结构、增强蓄肥保水能力、提高土壤养分含量、促进植物菌根生长，进而提高作物产量和品质的作用。本文从生物炭的性质特征以及生物炭对土壤理化性质和养分、作物产量和品质的影响等方面综述了生物炭对土壤肥力及作物产量和品质影响的研究进展，分析现有研究的不足，指出了未来生物炭应用的研究方向，为生物炭的推广应用提供了参考。
　　关键词    生物炭;土壤改良;理化性状;土壤养分;作物产量;作物品质
　　中图分类号    X712;S158        文献标识码    A
　　文章编号   1007-5739（2020）16-0136-04
　　Research  Advance  on  Effects  of  Biochar  on  Soil  Fertility  and  Crop′s  Yield  and  Quality
　　GUI Li-quan 1    ZHANG Yong-li 2 *    WANG Ye-jun 2
　　（1 Xieyuda Tea Co. Ltd.， Huangshan Anhui 245900; 2 Tea Research Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences）
　　Abstract    Biochar is a kind of solid multi-functional material with abundant carbon， developed pores， large specific surface area， high aromatization and stable properties， which is produced by high temperature pyrolysis of biological materials under anaerobic or anaerobic conditions. The application of biochar into soil could improve the soil structure， enhance the capacity of fertilizer storage and water retention， improve the soil nutrient content， promote the growth of plant and mycorrhiza， and thus improve the yield and quality of crops. This paper summarized the status and knowledge gaps about the characteristics of biochar and the influence of biochar on soil physical and chemical properties， soil nutrient and crop yield and quality. Finally， research direction was discussed， in order to provide reference for better use of biochar in agriculture.
　　Key words    biochar; soil improvement; physical and chemical properties; soil nutrient; crop yield; crop quality
　　生物炭是在厭氧或无氧条件下，由农作物废弃物、木材、植物落叶、畜禽粪便等生物材料经高温热解（通常<700 ℃）产生的一类富含碳素、孔隙结构发达、比表面积巨大、含氧官能团丰富、高度芳香化、性质稳定的固态多功能材料[1-2]。Lehmann[3]指出，将生物炭添加至土壤可减少CO2向大气的排放，自此，关于生物炭的研究逐渐受到广泛关注。生物炭含碳70%～80%，一般呈碱性，疏松多孔，具乱层结构，具有较高的表面能和良好的吸附性，被誉为“黑色黄金”[4]，在环境领域主要用来破解秸秆燃烧难题，减少面源污染，实现农业“碳封存”，在农业领域主要用来改良土壤结构[5]、提高土壤肥力[6]、修复重金属及农药残留污染土壤[7-9]、提高作物产量和品质[10]等。生物炭主要种类有木炭、竹炭、秸秆炭、稻壳炭、动物粪便炭等[11-12]，但生物质的制备原料、热解温度、热解速度等差异决定了生物炭材料在孔隙结构、碳含量、比表面积、表面化学性质、pH值、灰分含量、持水性等方面[13]表现出非常广泛的多样性，其热稳定性及碳封存潜力也不同[14]，进而使其拥有不同的土壤环境效应。因此，本文综述了生物炭对土壤肥力及作物的影响研究进展，以期为生物炭在土壤改良和农业生产的广泛应用提供参考。
　　1    生物炭的性质特征
　　生物质炭富含C、N、P、K、Ca等营养元素，通常含碳60%以上[15]，由大量高度扭曲、不规则堆积的芳香环组成，有明显的孔隙结构，多孔、比表面积大、表面大量的负电荷及高电荷密度性能以及酚羟基、羧基、羰基基团等赋予其很强的吸附能力[16-17]，且生物炭具有热稳定性、生物稳定性及化学稳定性，可为微生物生存繁殖提供空间，也可为土壤养分和污染物提供附着点。 　　生物炭的原材料和热解温度显著影响生物炭的理化性质，进而影响其培肥能力和环境功能[18]：生物炭的原材料影响C/N比、灰分含量和石墨化程度，从而影响生物炭的阳离子交换量（CEC）和电导率（EC）;温度主要影响孔隙结构、比表面积和吸附特性。袁  帅等[19]对已有研究进行统计，结果表明，生物炭的裂解温度大都集中在200～800 ℃之间;生物炭全碳含量在30%～90%（平均64%），其中木质炭的含碳量最大，大多为40%～80%，其次是秸秆炭，在60%～85%，然后是壳类炭、粪污炭和污泥炭;灰分含量为0～40%（平均15.52%），灰分含量由大到小依次是污泥、粪污、秸秆、壳类和木质生物炭;生物炭灰分含有一定量的矿质养分，可以补充砂质土壤及养分贫瘠土壤的一些养分供应，一般污泥、畜禽粪便生物炭较其他类型生物炭养分含量更高;生物炭比表面积绝大多数在0～520 m2/g，壳类、秸秆、木质、粪污和污泥生物炭比表面积逐渐降低;生物炭pH值范围在5～12（平均为9.15），秸秆、污泥、粪污、木质、壳类生物炭pH值中值逐渐降低;生物炭的CEC在0～500 cmol/kg（平均为71.91 cmol/kg）;相关性分析结果显示，生物炭裂解温度与生物炭碳含量、灰分含量、比表面积、pH值和CEC均成显著正相关关系。
　　生物炭高度碳化以及芳香环和烷基结构紧密堆积的化学稳定性机制可对碳素进行固定，其表面的有机结构与土壤中的矿物形成有机-无机复合体，将生物炭封闭其中，从而保持了其稳定性。在生物炭的各方面特性中，稳定性直接决定其在固碳减排、与土壤交互作用以及影响作物生长发育等方面的应用潜力，是决定其农业和环境效益能否长久的关键基础[20-21]。而生物炭稳定性受生产条件、生物质类型、土壤性质和气候条件等方面影响[22]。
　　生物炭的穩定性因生物质原料类型的不同而存在差异。陈静文等[23-24]以植物类（香蕉杆、玉米芯）、沉积物类（泥炭土、草海底泥）原料制备生物炭，发现沉积物类生物炭具有更高的热稳定性，而植物类生物炭具有更高的化学氧化稳定性，表现为玉米芯生物炭>香蕉杆生物炭>草海底泥生物炭>泥炭土生物炭，可能是因为植物类原料木质素含量较高，其在高温热解时可能形成类石墨烯C结构，因而提高了生物炭的稳定性[25]。在麦秸、稻秸和松木屑这3种植物炭中松木屑生物炭的热稳定性最好[26];在500 ℃制备条件下，竹片、山核桃壳和油菜秸秆生物炭的稳定性均优于稻秸生物炭[27];在350 ℃和650 ℃条件下生物炭的芳香化程度和稳定性为鸡粪生物炭>稻秸生物炭>浒苔生物炭[28];在180、240、300 ℃条件下，猪粪生物炭较稻秸生物炭的芳香化程度更高，稳定性更强[29]。炭化温度是影响生物炭稳定性的最关键因素，比停留时间对生物炭稳定性的影响更显著[30]，随着炭化温度的升高，生物炭中纤维素和半纤维素含量逐渐降低[31]，甲基（-CH3）和亚甲基（-CH2）逐渐消失[32]，氢、氧含量降低，芳香化和石墨化加剧[31]，生物炭的矿化速率减小[33]，稳定性增强。郭小萌[34]利用西伯利亚鸢尾生物质为原料生产生物炭，发现随着热解温度的升高，生物炭的产率降低，灰分增加，利于重金属Pb富集和稳定化。生物炭在土壤中的稳定性也受到土壤特性和气候条件等外在环境因素的影响[35]。Luo等[36]研究表明，生物炭在pH值为3.7土壤中的降解速率显著低于pH值为7.6的土壤，但也有研究表明，生物炭的降解速率随土壤pH值的增加（4.34～7.81）而降低[37]。Fang等[38]研究表明，土壤中黏粒和矿物含量对土壤中生物炭的稳定性有重要影响，在黏粒含量和黏土矿物含量较高的土壤中生物炭的稳定性较强。
　　2    生物炭对土壤理化性状的影响
　　2.1    生物炭对土壤物理性质的影响
　　生物质炭化后具有较大的孔隙度和比表面积[39]。直径小的生物炭可更好地与土壤颗粒结合，形成一定的微小团粒结构，提高水分子在土壤中的附着力，增加土壤含水量[40]。
　　生物炭还能降低土壤收缩程度，保持土壤的内部结构，提高土壤持水能力[41]。颜永毫等[42]研究表明，在黄土高原典型塿土、黄绵土、风沙土中添加生物炭，土壤田间持水量分别增加2.77%、3.09%、4.17%，显著高于不施炭处理，且土壤田间持水量随生物炭施用量的增加而增加[43]。Yu等[44]研究表明，在沙壤土中添加9%生物炭，可使土壤持水能力提高1倍，且土壤持水量随施用量的增加而显著增强。
　　生物炭体积密度小、粒径小、质地疏松，施入土壤可改善土壤松紧度，降低土壤容重;生物炭多孔，且微孔形状各异，数量较多，将其添加到土壤中，可以填充土壤大孔隙，使之分割成许多小孔隙，改变土壤孔隙度;生物炭添加到土壤中还会引发土体孔径分布聚集过程的重组，进而改变土体的孔径分布情况。在影响土壤结构上，生物炭由于其比表面积大和吸附作用强等特性，施入土壤后可与土壤有机质、微生物及黏土矿物等相互作用，具有促进土壤团聚体形成及起到稳定的作用;土壤团聚体的形成，反过来又促进了土壤微生物活动，从而改善土壤结构[45]。Oguntunde等[46]研究表明，施用生物炭可使饱和导水率提高88%，土壤容重降低9%，总孔隙率从45.7%增加到50.6%，为根系提供了良好的生长空间，有利于根系生长。
　　2.2    生物炭对土壤化学性质的影响
　　张  祥等[47]研究发现，施用生物炭可以显著增加红壤和黄棕壤pH值。生物炭是一种比石灰更有益的酸性土壤中和剂[48]，一方面是因为生物炭中含有大量的有机官能团（-COO-、-COOH、-O-、-OH等），本身大多呈碱性[19]，通过提高土壤碱基饱和，降低可交换铝水平，消耗土壤质子而提高酸性土壤pH值;另一方面生物炭中灰分比例较大，含有钙、镁、钾、钠等盐基离子，可以通过降低土壤氢离子及交换性铝离子水平，从而提高土壤盐基离子如钙、钾、钠等的饱和度进而增加土壤CEC，提高土壤pH值[49]。生物炭还能使部分稳定态元素变为激发态元素，增加土壤CEC。何飞飞等[50]研究表明，随着生物炭施用量增加，土壤pH值、CEC值和持水量均升高。生物炭对土壤pH值的影响大小主要取决于生物炭的种类以及炭化温度和炭化时间[51]。生物炭对酸性土壤和低阳离子交换量的土壤具有很好的改良效果[52]，对碱性土壤效果不明显[53]。 　　生物炭中含有大量有机碳素，而且生物炭比表面积及多孔性促使生物炭吸附土壤有机质，催化小分子有机物聚合成土壤有机质，促进团聚体形成。此外，生物炭的生物稳定性促进土壤腐殖质形成，因而施用生物炭可以显著提高土壤有机碳、有机质或腐殖质含量，土壤有机碳含量与生物炭用量成显著正相关关系[54]。王  毅等[55]研究结果表明，同量小麦秸秆转化为生物炭后连续还田能够提高植烟土壤总有机碳和轻组有机碳含量，更有利于土壤有机碳的长期固存。高梦雨等[56]研究表明，连续多年施用炭基肥或生物炭均能明显提高土壤总有机碳、游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳含量，提升效果显著优于投入等量碳素或等量氮磷钾养分;连续多年施肥可以提高土壤中水溶性有机碳含量，但炭基肥与生物炭、氮磷钾配施处理间无明显差异。陆  畅等[57]研究发现，秸秆还田、秸秆+速腐剂还田提高土壤有机碳活性和碳库管理指数的效果优于施用生物炭，有利于提升地力和改善土壤质量，而施用生物炭土壤有机碳稳定性较高，有利于土壤有机碳长期稳定固持。通常认为生物炭通过影响土壤微生物的生物量和群落组成影响了土壤有机碳的矿化，Chen等[58]研究表明，生物炭施用显著提高了土壤水分库容和pH值，影响了土壤细菌和真菌群落的组成和共生网络关系，生物炭施用导致细菌和真菌网络中关键类群的竞争性交互作用增强，导致生物炭的负激发效应。
　　3    生物炭对土壤养分的影响
　　生物炭本身含有N、P、K、Ca、Mg、S等矿质营养元素，特别是畜禽粪便生物炭具有较高矿质养分，施用后矿质营养元素可返还到土壤中，提高土壤养分以及生产力[59]。低温热解的生物炭具有很高的碳含量、碳氮比、碱性和钾含量，而氮、磷含量较少;随着温度的升高，碳含量有减少的趋势，而氮、磷、钾和pH值有增加的趋势[60]。土壤中施入生物炭可显著增加植物生长必需的主要阳离子（K、Mg、Ca、Mn、Zn、Cu等）的可给态，提高土壤养分的有效性;同时生物炭具有高吸附能力、CEC及化学反应性，可作为肥料缓释载体，延缓肥料养分在土壤中的释放，增加对养分的交换吸附，减少营养离子的溶解迁移，降低肥料养分的淋失等损失，提高肥料养分利用率;生物炭还可以通过提高土壤有机碳含量，从而改善土壤保水保肥性能。
　　近年来，把生物炭作为土壤改良剂来减少养分淋失的研究日益增多。生物炭可去除或吸附土壤中某些影响硝化或反硝化作用的抑制剂，提高土壤氧气量，从而抑制微生物反硝化作用，降低氮素损失[61]，提高土壤中硝态氮含量、全氮量，在酸性土壤、砂质土壤和氮素缺乏、有机质较低的土壤中效果更为明显。徐建明[62]研究表明，生物炭可增加反硝化基因（nirK、nirS和nosZ）的丰度，从而增加N2O排放;随着生物炭芳香化程度的增加或热解温度的升高，其N2O排放和反硝化基因减少，易矿化碳的去除也会使N2O排放和反硝化基因减少。整体而言，不同类型的生物炭施用在不同土壤中对土壤中氮的累积和利用呈现积极影响[63]。不同类型的生物炭添加对土壤中磷的利用、保持和活化也具有积极作用[63]。生物炭呈碱性，能改善酸性土壤的酸度，进而改变土壤有效磷的活性，而且生物炭可通过降低土壤对磷的吸附、增加解吸以提高磷的利用率，促进解磷微生物活化，使难溶态磷转化成可溶态磷[64]。
　　4    生物炭对作物产量和品质的影响
　　赵海成等[65]研究表明，连年生物炭和秸秆还田主要通过显著降低盐碱土容重和pH值，提高土壤氮磷钾含量和孔隙度，导致每穴穗数和穗粒数增加，从而实现了水稻增产;在相同还田量条件下，秸秆还田氮磷钾的农学利用率和偏生产力提高幅度大于生物炭还田。刘  成等[66]研究表明，施用生物炭可显著提高作物产量，增产幅度平均為15.1%，其中旱地作物平均增产16.4%，水稻增产10.4%。单施生物炭促进作物增产的原因如下：一是施用生物炭可提高pH值、电导率、盐基饱和度，减少活性铝，增加有效P、K、Mg、Ca和Na，减少有毒元素，如重金属Fe、Mn和Zn;二是生物炭可以作为滤膜，以可交换形态吸附带正电或负电的矿物离子;三是生物炭具有很大的内表面积，可增加氧化时间，使氧化过程逐步进行，同时为养分的吸附和微生物群落的生存提供较大空间;四是增加土壤孔隙度和土壤持水性，促进植物和根系的生长，土壤通透性增加抑制了微生物的反硝化作用，从而增加土壤氮素的有效性[67];五是施炭促进原生菌根真菌的活性，从而促进作物生长。土壤质地和酸碱度是影响作物增产幅度的重要因素[66]。研究表明，生物炭对作物的影响不仅取决于生物炭的性质、用量，同时与生物炭的施用方式有关，生物炭的单施、混施或配施对土壤-作物系统均有一定的影响[67]。高梦雨等[56]研究表明，连续施用炭基肥对花生产量的提升效果最好，显著高于等氮磷钾养分和等碳量处理。王  峰等[68]研究显示，生物炭对茶叶产量的影响因施氮量而异，在不施氮和减量化施氮条件下，配施生物炭处理茶叶产量增加8.82%和8.75%，而常规施氮条件下配施生物炭处理茶叶产量略有降低，但差异均不显著。
　　但是，目前也有生物炭对作物产量无影响甚至降低产量的相关报道。陈  娟等[69]研究表明，生物炭改良技术有利于幼年茶苗的存活，但对幼年茶苗的生长没有太大影响。江福英等[70]在茶园中施入0、8、16、32、64 t/hm2的生物炭，研究生物炭添加对茶树生长的影响，结果表明，施用生物炭处理茶叶产量和3年茶叶平均产量分别比CK提高3.24%～13.49%和5.44%～17.05%，但结果不显著。张晗芝等[54]研究表明，添加生物炭可抑制玉米生长，生物炭对玉米幼苗期的抑制作用可能是由于生物炭具有很高的碳氮比和部分生物炭分解导致氮的固定，降低了土壤有效氮，限制了植物对有效氮的吸收;还可能因为生物炭呈碱性，土壤pH值增加引起敏感植物产量下降，或是降低了P和某些微量元素的有效性。 　　屠娟丽等[71]研究了不同添加量的秸秆生物炭对马铃薯品质的影响，发现秸秆生物炭施用量为200 g/株为宜，与对照相比，马铃薯产量提高了38.5%，块茎中淀粉、蛋白质和VC含量分别提高了13.5%、21.4%和30.5%。邵光成等[72]研究表明，渍水胁迫下生物炭添加可显著提高水分利用效率，减少需水量，改善果实内部品质，使可溶性糖、可溶性固形物、有机酸和VC含量等内部指标显著增加。陈丽美等[73]研究了竹炭与有机肥混施对火龙果产量和品质的影响，结果表明，竹炭与有机肥混施显著增加了红心火龙果总产量，施肥量以6%生物炭+有机肥22.5 t/hm2或45 t/hm2为宜;竹炭与有机肥混施增加了红心火龙果中VC和花青素含量，而对可溶性蛋白含量影响不显著。王  磊等[74]研究表明，茶园中施用生物炭能改善茶树生长环境，促进发芽和茶叶生长，并提升茶叶品质，尤其以生物炭和有机肥配施效果最好。
　　5    展望
　　生物炭的广泛应用是解决土壤和环境问题的有效途径，可以改良土壤、提高农作物产量和品质，具有广阔的应用前景。但是还存在以下不足：一是由于生物炭原料来源广泛，且目前尚无标准的生产技术和工艺，导致生物炭性质存在巨大差异，进而影响土壤环境和增产提质效应。二是生物炭的应用效果不仅与生物炭性质有关，还受施用量、施用时间、土壤性质、气候条件、配施肥料等因素影响，导致生物炭对土壤理化性质和养分的影响存在很多不确定性，尤其是对土壤水分的影响及长期效果还有待深入研究。三是生物炭对土壤有机碳激发和土壤微生物的影响机理较复杂，作用机制尚不清楚;生物炭、有机碳和团聚体的交互作用机制有待进一步研究。四是有关生物炭应用的研究以模拟和室内试验为主，大规模的田间试验较少，而且对生物炭性质和特征对全国不同生态区不同土壤的改良效果缺乏系统的、长期的研究。五是生物炭对植物养分状况和产量的影响研究中，主要选择农作物作为研究对象，对草地、灌木和森林的研究比较少;生物炭对作物产量的影响还受土壤酸度、作物的酸度敏感性等因素影响，生物炭对作物产量品质的影响机理研究也不够深入。六是生物炭在土壤障碍和低产田改造方面的实际生产应用较少，生物炭施用成本较高是其主要限制因素。
　　针对生物炭的研究现状，在今后的研究中应多关注以下几个方面：一是生物质材料及炭化条件不同，生物炭性质及其施用效应存在差异，应积极开展生物炭生产标准化、系统化研究。二是加强长期田间定位试验研究，针对生物炭对不同类型土壤、作物的作用进行全面长期监测，对土壤的长期培肥及作物增产效果进行长期验证，相关研究也不应局限于实验规律的总结，应根据不同土壤条件、气候类型综合考虑，深入微观层面详细分析现象形成的机理。三是加强生物炭对土壤有机碳激发的微生物机制研究以及生物炭、有机碳和团聚体的交互作用机制研究。四是生物炭作为一种优良的新型缓释材料，应在分散式生物炭生产网络基础上，加快生物质炭基肥增效技术研究以及生物炭与肥料配施效应研究，开发生物质炭基肥和土壤改良剂，提高土壤肥力，实现农业和环境的可持续发展。
　　6    参考文献
　　[1] MAHTAB A，ANUSHKA U R，JUNG E L，et al.Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water：a review[J].Chemosphere，2014，99：19-33.
　　[2] 何绪生，耿增超，佘雕，等.生物炭生产与农用的意义及国内外动态[J].农业工程学报，2011，27（2）：1-7.
　　[3] LEHMANN J.Black is the new green[J].Nature，2006，4（42）：624-626.
　　[4] 张伟明，孟军，王嘉宇，等.生物炭对水稻根系形态与生理特性及产量的影响[J].作物学报，2013，39（8）：1445-1451.
　　[5] 包駿瑶，赵颖志，严淑娴，等.不同农林废弃物生物质炭对雷竹林酸化土壤的改良效果[J].浙江农林大学学报，2018，35（1）：43-50.
　　[6] 吕波，王宇函，夏浩，等.不同改良剂对黄棕壤和红壤上白菜生长及土壤肥力影响的差异[J].中国农业科学，2018，51（22）：4306-4315.
　　[7] 程扬，沈启斌，刘子丹，等.两种生物炭的制备及其对水溶液中四环素去除的影响因素[J].环境科学，2019（3）：1-14.
　　[8] 罗海艳，李丹阳，刘寿涛，等.铁锰改性椰壳炭对土壤镉形态及水稻吸收积累镉的影响[J].环境科学，2018（5）：1-12.
　　[9] 李瑞月，陈德，李恋卿，等.不同作物秸秆生物炭对溶液中的Pb2+、Cd2+的吸附[J].农业环境科学，2015，34（5）：1001-1008.
　　[10] 张继旭，张继光，张忠锋，等.秸秆生物炭对烤烟生长发育、土壤有机碳及酶活性的影响[J].中国烟草科学，2016，37（5）：16-21.
　　[11] 刘玉学，刘微，吴伟祥，等.土壤生物质炭环境行为与环境效应[J].应用生态学报，2009，20（4）：977-982.
　　[12] OZCIMMEN D，ERSOY-MERIBOYU A.Characterization of biochar and biooil samples obtained from carbonization of various biomass materials[J].Renewable Energy，2010，35：1319-1324.
　　[13] LI Y F，HU S D，CHEN J H，et al.Effects of biochar application in forest ecosystems on soil properties and greenhouse gas emissions：a review[J].Journal of Soils and Sediments，2018，18（2）：546-563. 　　[14] 赵金凤，陈静文，张迪，等.玉米秸秆和小麦秸秆生物炭的热稳定性及化学稳定性[J].农业环境科学学报，2019，38（2）：458-465.
　　[15] 张旭东，梁超，诸葛玉平，等.黑炭在土壤有机碳生物地球化学循环中的作用[J].土壤通报，2003，34（4）：349-355.
　　[16] 袁金华，徐仁扣.生物质炭的性质及其对土壤环境功能影响的研究进展[J].生态环境学报，2011，20（4）：779-785.
　　[17] 刘志坤，叶黎佳.生物质炭化材料制备及性能测试[J].生物质化学工程，2007，4（5）：28-41.
　　[18] 葛成军，邓惠，俞花美，等.生物质炭对土壤-作物系统的影响及其在热带地区的应用[J].广东农业科学，2012（4）：56-59.
　　[19] 袁帅，赵立欣，孟海波，等.生物炭主要类型、理化性质及其研究展望[J].植物营养与肥料学报2016，22（5）：1402-1417.
　　[20] LEHMANN J，JOSEPH S.Biochar for environmental management：scie-nce and technology[M].New York：Earthscan，2015，25：15801-15811.
　　[21] PEREIRA R C，KAAL J，ARBESTAIN M C，et al.Contribution to chara-cterisation of biochar to estimate the labile fraction of carbon[J].Organic Geochemistry，2012，42：1331-1342.
　　[22] LEHMANN J，GAUNT J，RONDON M.Biochar sequestration in terres-trial ecosystems：a review[J].Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change，2006，11（2）：395-419.
　　[23] 陈静文，张迪，吴敏，等.两类生物炭的元素组分分析及其热稳定性[J].环境化学，2014，33（3）：417-422.
　　[24] 陈静文，张迪，吴敏，等.两类生物炭的抗氧化性比较[J].环境化学，2014，33（6）：943-948.
　　[25] MULLEN C A，BOATENG A A，GOLDBERG N M，et al.Bio-oil and bio-char production from corn cobs and stover by fast pyrolysis[J].Biomass & Bioenergy，2010，34：67-74.
　　[26] 林珈羽，張越，刘沅，等.不同原料和炭化温度下制备的生物炭结构及性质[J].环境工程学报，2016，10（6）：3200-3206.
　　[27] 林肖庆，吕豪豪，刘玉学，等.生物质原料及炭化温度对生物炭产率与性质的影响[J].浙江农业学报，2016，28（7）：1216-1223.
　　[28] 瑞峰，宋俊瑶，邓若男，等.不同类型生物炭理化特性及其对土壤持水性的影响[J].水土保持通报，2017，37（5）：63-68.
　　[29] LIU Y，YAO S，WANG Y，et al.Bio-and hydrochars from rice straw and pig manure：inter-comparison[J].Bioresource Technology，2017，235：332-337.
　　[30] WU W，YANG M，FENG Q，et al.Chemical characterization of rice straw-derived biochar for soil amendment[J].Biomass and Bioenergy，2012，47：268-276.
　　[31] BRUUN E W，HAUGGAARD-NIELSEN H，IBRAHIM N，et al.Influence of fast pyrolysis temperature on biochar labile fraction and short- term carbon loss in a loamy soil[J].Biomass &Bioenergy，2011，35：1182-1189.
　　[32] 陆海楠，胡学玉，刘红伟.不同裂解条件对生物炭稳定性的影响[J].环境科学与技术，2013，36（8）：11-14.
　　[33] ENDERS A，HANLEY K，WHITMAN T，et al.Characterization of biochars to evaluate recalcitrance and agronomic performance[J].Bioresource Technology，2012，114：644-653.
　　[34] 郭小萌.温度对富Pb生物质制备生物炭的稳定性影响[J].世界有色金属，2019（17）：236-238.
　　[35] 高诚祥，刘玉学，汪玉瑛，等.生物炭的稳定性及其对矿物改性的响应机制研究进展[J].应用生态学报，2019，30（9）：3245-3251.
　　[36] LUO Y，DURENKAMP M，NOBILI M D，et al.Short term soil priming effects and the mineralisation of biochar following its incorporation to soils of different pH[J].Soil Biology and Biochemistry，2011，43：2304-2314. 　　[37] 盛雅琪.pH对土壤生物炭固碳效果的影响及机制[D].杭州：浙江大学，2017.
　　[38] FANG Y，SINGH B，SINGH B P.Effect of temperature on biochar priming effects and its stability in soils[J].Soil Biology and Biochemistry，2015，80：136-145.
　　[39] CORNELISSEN G，KUKULSKA Z，KALAITZIDIS S，et al.Relations between environmental black carbon sorption and geochemical sorbent characteristics[J].Environmental science and technology，2004，38（13）：3632-3640.
　　[40] 黄超，刘丽君，章明奎.生物质炭对红壤性质和黑麦草生长的影响[J].浙江大学学报（农业与生命科学版），2011，37（4）：439-445.
　　[41] 文曼，郑纪勇.生物碳不同粒径及不同添加量对土壤收缩特征的影响[J].水土保持研究，2012（1）：46-55.
　　[42] 颜永毫，郑纪勇，张兴昌，等.生物炭添加对黄土高原典型土壤田间持水量的影响[J].水土保持学报，2013，27（4）：120-124.
　　[43] ASAI H，SAMSON B K，STEPHAN H M，et al.Biochar amendment techniques for upland rice production in Northern Laos：soil physical properties，leaf SPAD and grain yield[J].Field Crop Research，2009， 111：8l-84.
　　[44] YU O，BRIAN R，SAM S.Impact of biochar on the water holding capacity of loamy sand soil[J].International Journal of Energy and Environmental Engineering，2013，4（1）：1-9.
　　[45] GITHINJI L.Effect of biochar application rate on soil physical and hydraulic properties of a sandy loam[J].Archives of Agronomy and Soil Science，2014，60（4）：457-470.
　　[46] OGUNTUNDE P G，ABIODUN B J，AJAYI A E，et al.Effects of charcoal production on soil physical properties in Ghana[J].Plant Nutrient Soil Science，2008（171）：591-596.
　　[47] 張祥，王典，姜存仓，等.生物炭及其对酸性土壤改良的研究进展[J].湖北农业科学，2013，52（5）：997-1000.
　　[48] 邱敬，高人，杨玉盛，等.土壤黑炭的研究进展[J].亚热带资源与环境学报，2009，4（1）：88-94.
　　[49] ZWIETEN L VAN，KIMBER S，MORRIS S，et al.Effects of biochar from slow pyrolysis of paper mill waste on agronomic performance and soil fertility[J].Plant and Soil，2010，327：235-246.
　　[50] 何飞飞，荣湘民，梁运姗，等.生物炭对红壤菜田土理化性质和N2O，CO2排放的影响[J].农业环境科学学报，2013，32（9）：1893-1900.
　　[51] PENG X，YE L L，WANG C H，et al.Temperature andduration dependent rice straw-derived biochar：characteristics and its effects on soil proper-ties of an Ultisol in southern China[J].Soil and Tillage Research，2011， 112（2）：159-166.
　　[52] YUAN J H，XU R K.The amelioration effects of low temperature biochar generated from nine crop residues on an acidic Ultisol[J].Soil Use and Management，2011，27（1）：110-115.
　　[53] VAN ZWIETEN L，KIMBER S，MORRISS KY，et al.Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility[J].Plant Soil，2010（1）：235-246.
　　[54] 张晗芝，黄云，刘钢，等.生物炭对玉米苗期生长、养分吸收及土壤化学性状的影响[J].生态环境学报，2010，19（11）：2713-2717. 　　[55] 王毅，张俊清，况帅，等.施用小麦秸秆或其生物炭对烟田土壤理化特性及有机碳组分的影响[J].植物营养与肥料学报，2020，26（2）：285-294.
　　[56] 高梦雨，江彤，韩晓日，等.施用炭基肥及生物炭对棕壤有机碳组分的影响[J].中国农业科学，2018，51（11）：2126-2135.
　　[57] 陆畅，徐畅，黄容，等.秸秆和生物炭对油菜-玉米轮作下紫色土有机碳及碳库管理指数的影响[J].草业科学，2018，35（3）：482-490.
　　[58] CHEN L，JIANG Y，LIANG C，et al.Competitive interaction with keystone taxa induced negative priming under biochar amendments[J].Microbiome，2019，doi：10.1186/s40168-019-0693-7.
　　[59] 王萌萌，周启星.生物炭的土壤环境效应及其机制研究[J].环境化学，2013，32（5）：768-780.
　　[60] 张晗芝.生物炭对土壤肥力、作物生长及养分吸收的影响[D].重庆：西南大学，2011.
　　[61] 郭伟，陈红霞，张庆忠，等.华北高产农田施用生物质炭对耕层土壤总氮和碱解氮含量的影响[J].生态环境学报，2011，20（3）：425-428.
　　[62] 王成己，王义祥，叶菁，等.从国际会议看生物炭研究及产业发展动态：第一届生物炭研究与应用国际研讨会述评[J].福建农业科技，2019（10）：1-9.
　　[63] 张乾，李金升，赵天赐，等.生物炭对土壤的影响及在草地生态系统中应用的研究进展[J].草地学报，2019，27（2）：279-284.
　　[64] 王荣萍，余炜敏，梁嘉伟，等.改性生物炭对菜地土壤磷素形态转化的影响[J].生态环境学报，2016（5）：872-876.
　　[65] 赵海成，郑桂萍，靳明峰，等.连年秸秆与生物炭还田对盐碱土理化性状及水稻产量的影响[J].西南农业学报，2018，31（9）：1836-1844.
　　[66] 刘成，刘晓雨，张旭辉，等.基于整合分析方法评价我国生物质炭施用的增产与固碳减排效果[J].农业环境科学学报，2019，38（3）：696-706.
　　[67] 葛成军，邓惠，俞花美，等.生物质炭对土壤-作物系统的影响及其在热带地区的应用[J].广东农业科学，2012（4）：56-59.
　　[68] 王峰，吴志丹，陈玉真，等.生物质炭配施氮肥对茶树生长及氮素利用率的影响[J].茶叶科学2018，38（4）：331-341.
　　[69] 陈娟，高秀兵，郭燕，等.生物炭对幼龄茶苗生长的影响[J].贵州茶叶，2016，44（2）：11-15.
　　[70] 江福英，吴志丹，尤志明，等.生物黑炭对茶园土壤理化性状及茶叶产量的影响[J].茶叶学报，2015，56（1）：16-22.
　　[71] 屠娟丽，费伟英，张平.秸秆生物炭用量对马铃薯品质及土壤生化性质的影响[J].中国瓜菜，2019，32（12）：41-44.
　　[72] 邵光成，吴世清，房凯，等.生物炭添加提高渍水条件下番茄产量改善品质[J].农业工程学报，2019，35（19）：160-167.
　　[73] 陈丽美，李小英，岳学文，等.竹炭与有机肥混施对火龙果产量和品质影响及其改土作用[J].生态环境学报，2019，28（11）：2231-2238.
　　[74] 王磊，刘秋凤，苏敏，等.生物质炭及与有机肥配施对桂香22号茶树生长、氮素吸收及品質的影响[J].热带农业科学，2018，38（6）：18-24.
　　基金项目   黄山市科技计划项目（2019KN-01;2017KN-16）;安徽省农业科学院科技创新团队项目（2020YL056）;安徽省重点研究和开发计划项目（1804a07020113）;国家茶产业技术体系土壤管理岗（CARS-19）、安徽省茶产业技术体系茶树栽培岗（AHCYJSTX-1103）、安徽省科技重大专项（17030701049）。
　　作者简介   桂利权（1974-），男，安徽黄山人，农艺师，从事茶树栽培和茶叶加工研究工作。
　　通信作者
　　收稿日期   2020-04-26
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