生物炭與木炭相比較而言對環(huán)境和土壤的污染是比較小的，因為生物碳的主要材料是有機材料，生物碳作為高品質能源發(fā)展?jié)摿�巨大，同樣對農業(yè)生產有著良好的促進作用。

　　《西南農業(yè)大學學報(自然科學版)》(月刊)創(chuàng)刊于1957年12月，系國家教育部主管，西南大學主辦，國內外公開發(fā)行的綜合性農業(yè)科學學術刊物。主要刊登農作物、植保、生物技術、土壤與植物營養(yǎng)、食品工程、林學、畜牧、獸醫(yī)、動物營養(yǎng)、蠶學、淡水漁業(yè)、農業(yè)工程、農業(yè)氣象、環(huán)境科學、農業(yè)經濟和農業(yè)基礎理論等方面的試驗研究和技術方法等文章。獲獎情況：中國中文核心期刊;中國科技核心期刊;中國高校優(yōu)秀科技期刊;重慶市質優(yōu)期刊。

　　1生物炭與農業(yè)環(huán)境研究

　　1.1生物炭與農業(yè)面源污染農業(yè)面源污染是影響農業(yè)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要因素。在我國，由于化肥、農藥、除草劑等化工產品長期、大量、不適當?shù)厥褂煤痛址殴芾韺е碌霓r業(yè)面源污染，已經嚴重影響到農業(yè)生產的可持續(xù)發(fā)展。雖然現(xiàn)在已注意到問題的嚴重性并提出了一些治理方法，但治理方式往往存在“成本高、難度大、收效緩及有生態(tài)風險”等不足之處，難以真正在生產實踐中大面積推廣應用。近年來，國內外相關研究結果表明，生物炭對減少土壤養(yǎng)分流失、提高肥料利用率、削減有機污染和農藥殘留、抑制污染物富集、降低污染物生物有效性等方面都具有積極作用[10-21]。

　　1.2生物炭與農田溫室氣體排放在農田生態(tài)系統(tǒng)中，土壤碳庫的劇烈變化與人類從事的農業(yè)生產活動密切相關。據有關資料統(tǒng)計，目前全球農業(yè)及退化土壤的碳匯能力僅為歷史水平的50%~66%，碳損失達420億~750億t[34]。長期的刀耕火種、翻耕促產等掠奪式農業(yè)生產活動，特別是大量焚燒秸稈，耕地只種不養(yǎng)，造成土壤有機質的大量損失，同時也明顯加劇了農田溫室氣體排放，使農田成為重要的排放源[35]。生物質變成生物炭以后，就其本身而言，所存儲的碳是相對穩(wěn)定的，如不重新焚燒，增加碳排放的風險幾乎為零。而生物炭還田對土壤所產生的作用，諸如改善土壤結構，促進土壤微團聚體形成，增加土壤水、氣、熱融通[37-40]以及對功能微生物數(shù)量和群落的潛在影響等[41-44]，都將對降低土壤礦化速率，提高有機質含量，促進土壤碳庫的形成、固定和周轉等產生重要影響，進而影響土壤的溫室氣體排放。

　　1.3生物炭與農業(yè)碳匯將農作物秸稈等農林廢棄物制備成生物炭而取代焚燒，可以有效地減少農田溫室氣體排放，增加“農業(yè)碳匯”。生物炭對土壤生態(tài)系統(tǒng)碳匯效應的研究最早可追溯到對亞馬遜流域黑土“Terrapreta”碳平衡的調查分析[55]。此后，隨著對生物炭結構與性質的研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)生物炭有可能是土壤腐殖質中高度芳香化結構組成成分，是化學性質更穩(wěn)定、可以在土壤中長保持的土壤碳庫。亦有研究者認為，生物炭是某些土壤有機質的組成部分，對穩(wěn)定土壤有機碳庫具有重要作用[56-57]。

　　2生物炭與重金屬污染農田修復

　　國內外研究結果表明，生物炭可吸附土壤或水中的重金屬離子如Cd、Pb、Cu等，減少這些重金屬離子的富集，降低其生物有效性[71]。在含Cd2+水溶液中添加6g·L-1用不同材料制備的生物炭，對水溶液中Cd2+的去除率均在90%以上。其中玉米稈炭對溶液Pb2+的去除率達90.30%，麥稈炭和花生殼炭的去除率為52%和47%[72]。在鎘污染稻田施用生物炭2~3年后，土壤pH分別提高了0.16~0.65和0.26~0.60，有機質含量提高了26.2%~50.4%和29.2%~51.2%，鎘的賦存形態(tài)由有效態(tài)向潛在有效態(tài)或無效態(tài)轉變，生物可利用性和生態(tài)毒性顯著降低[73]。在銅、鋅污染的紅壤水稻土施用生物炭，土壤中有效態(tài)銅、鋅含量明顯下降，并且隨著生物炭用量的增加下降幅度增大[74]。在海南和廣西3種可變電荷鎘污染土壤中施用稻稈炭，發(fā)現(xiàn)這3種土壤的陽離子交換量(CEC)和土壤pH值均顯著提高，土壤膠體Zeta電位向負值方向位移，土壤對Cd(Ⅱ)的靜電吸附量明顯增加[75]。

　　3生物炭與土壤改良和農村環(huán)境建設

　　現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展已不僅僅是單純滿足在資源剛性約束條件下追求單位產出最大化的單一性發(fā)展模式，而是逐漸注重資源、環(huán)境與人文的和諧發(fā)展，互利共贏，從而實現(xiàn)經濟效益、社會效益和生態(tài)效益的最大化。毫無疑問，生物炭技術從其興起、發(fā)展、形成，一直到付諸實踐;從理論探索、技術創(chuàng)新、產業(yè)發(fā)展，一直到產品的推廣應用，都充分體現(xiàn)了這一核心理念。生物炭技術很有可能從根本上解決大量農林廢棄物的高效資源化利用問題，同時避免因焚燒秸稈產生的環(huán)境污染，有效地解決生物質隨意丟棄、堆放造成的農村“臟、亂、差”等人居環(huán)境劣化問題，促進人與自然、社會與環(huán)境的和諧發(fā)展[84]。

　　建國60余年來，我國在發(fā)展農業(yè)方面取得到了巨大成就，用占世界9%的耕地，養(yǎng)活了世界22%的人口。特別是近年來，糧食生產總量連續(xù)多年突破萬億斤大關，為穩(wěn)定糧食價格、促進經濟快速發(fā)展和維護社會安定做出了突出貢獻。在這巨大成績和連年豐收的背后，不僅僅是強大的政策保障、巨大的生產投入和領先的科技支撐，還有大量使用化肥、耕地得不到休閑、只種不養(yǎng)的掠奪式生產方式!土壤酸化、沙化、鹽堿化、粘重板結、有機質含量下降、土層變薄、水體富營養(yǎng)化等形勢嚴峻。因此，穩(wěn)定耕地數(shù)量、提升和保護耕地質量、挖掘產能潛力成為確保國家糧食安全的必然選擇。建立在生物炭技術基礎上的生物質炭化還田，對于改善耕地質量、提高作物產量、維持農田生態(tài)系統(tǒng)平衡與穩(wěn)定、促進“土壤-環(huán)境-作物”的和諧與可持續(xù)發(fā)展都將具有重要意義和廣闊的應用前景。

　　4展望

　　近年來，國內外有關生物炭方面的研究迅猛發(fā)展，生物炭在環(huán)境領域的效應也有一定研究證實，但無論從宏觀層面還是微觀視角來看，仍有許多問題有待于我們去思考和解決。在宏觀層面，縱觀目前相關研究，在一些關鍵問題上還存在一定爭議，這與生物炭的選材、制備工藝條件及其應用的土壤環(huán)境等因素密切相關，也是一些研究結果相悖或無法重復的主要原因，同時也增加了同類、共性研究的對比分析、評價難度。

　　因此，制定行業(yè)或專業(yè)性制炭、用炭、測炭標準及分析方法和評價體系就成為未來生物炭相關研究的必然選擇。在溫室氣體排放領域，生物炭的主動減排效應仍有待于更多的試驗研究來驗證，需要在大尺度、寬范圍條件下的穩(wěn)定的、可靠的試驗數(shù)據支撐，也需要對生物炭固碳減排潛力、效益進行綜合分析、評估，明確生物炭在碳排放領域的作用、地位和前景。而在“農田碳匯”和環(huán)境保護領域，在注意到生物炭的積極、樂觀效應的同時，也應該注意到生物炭大規(guī)模應用的生態(tài)影響，有必要對大量、長時間生物炭輸入的環(huán)境安全性進行科學評價，如是否會在一定時間后發(fā)生分解并產生溫室氣體或其他物質、能否改變生物多樣性、是否對生態(tài)系統(tǒng)平衡產生風險等。

　　生物炭的碳含量較高，大量施用勢必會大幅提升土壤碳庫容，而生物炭被認為是土壤腐殖質中高芳香化結構的組成部分[70]，因此生物炭可能大幅度提高土壤有機質含量，從而培育和穩(wěn)定土壤有機庫，成為構筑可持續(xù)利用土壤的前提[70]。