《华中农业大学学报》||土壤酸化怎么办？生物炭对酸性土壤改良效果及机制的研究进展

生物炭作为酸化土壤改良剂的一种，由多种原料（作物残体、木材、工业残余物、动物粪便等）在中低温和限氧条件下热解而成。尽管生物炭对酸性土壤的改良已涵盖农业生产和环境修复等各个方面，但是鲜有文献对降低酸度、缓解铝毒等进行系统性总结。本文就生物炭对酸性土壤改良的效果进行综述，并探讨生物炭对酸性土壤改良的机制，为我国酸化土壤改良提供理论参考。

1. 生物炭对酸性土壤改良的效果

生物炭对酸性土壤改良效果显著：它能快速提升土壤pH（花生秸秆炭使土壤pH从4.96升至7.83），高效缓解铝毒（Al³⁺降幅高达92%），同时优化土壤结构（土壤容重降低5.47%，孔隙度增加11.23%），大幅提升养分含量（有机质和硝态氮分别增加39.35%、91.23%），并激活有益微生物群落（增加节杆菌属和木霉属等丰度），最终促进作物根系发育和增产（油菜产量最高提升159.68%，大豆产量提高7.27%）。

 

2. 生物炭改良酸性土壤的机制

研究表明，生物炭通过三重联动机制系统性逆转土壤酸化：其碱性物质（碳酸盐/含氧官能团）直接中和H⁺，同时触发羟基化沉淀、官能团络合及盐基离子竞争置换作用，将剧毒Al³⁺转化为低毒形态（降幅超90%）；同时以多孔结构降低容重，刺激微生物分泌胞外聚合物形成团聚体，并激活解磷微生物与溶钾菌功能，优化菌群结构；最终通过解除铝毒促进根系伸长，协同根际促生菌分泌激素提升光合效率与抗逆性，实现作物显著增产。

3. 改性生物炭在酸性土壤改良中的应用

对生物炭进行物理或化学改性能进一步提高生物炭对酸性土壤的改良效果：通过紫外照射后的油菜和黑麦草生物炭的比表面积和羧基官能团增加，土壤pH和电导率显著提高；化学改性扩增了生物炭的官能团量，在提高土壤pH的同时能够增加土壤对阳离子的吸附力；定向改性（硅酸盐负载）能显著提升生物炭改良酸性土壤的效果，更高效地降低酸度和铝毒、改善土壤理化性质并促进作物生长。

4.展望

尽管生物炭在酸性土壤改良中展现出显著潜力，但其实际应用仍面临三大关键挑战：生物炭的老化导致土壤pH再次下降；环境因素与田间应用时遇到的制约因素；改进改性工艺与环境污染风险。未来需建立综合调控技术体系，达到长期、高效阻控土壤酸化的目的。

                                                                                                           编辑/姜权（硕士研究生）