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我国是农业大国，农作物秸秆具有种类多、数量大、分布广的特点[1]。过去，农作物秸秆主要通过直接焚烧进行处理，造成了大气污染，严重威胁人类健康[2]。因此，各地政府陆续发布禁止秸秆焚烧的通告，积极推行农作物秸秆综合利用，主要包括秸秆原料化、饲料化、基料化、肥料化、燃料化，简称“五料化”[3]。随着长期以来的研究和实践，基于各个地方的差异，秸秆资源化模式呈现多样化，主要可归纳为秸秆循环和秸秆还田两类。秸秆循环包括“秸－炭－肥还田改土”技术、 “秸－饲－肥种养结合”技术、“秸－沼－肥能源生态”技术和“秸－菌－肥基质利用”技术[4]。秸秆还田包括秸秆高留桩还田、秸秆翻压还田、秸秆覆盖还田、秸秆腐熟还田和秸秆过腹还田。其中“秸－炭－肥还田改土”技术通过秸秆资源化利用生产炭基肥，对降低农业活动造成的环境污染、高效利用生物质资源具有重要意义，受到了广泛的关注。
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1 生物炭基肥在我国的广泛推广和应用
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1.1 “秸－炭－肥还田改土”技术的迫切需求
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我国化肥使用量一直呈增加趋势[5]，化肥的大量施用对农田土壤造成了巨大的危害，比如加剧土壤酸化，破坏土壤结构，造成土壤板结[6-8]。 2015年，国家农业部制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，要求推进化肥减施、提高化肥利用率，走环境友好型农业发展之路，力争到2020年，主要农作物化肥使用量实现零增长。因此，研发肥料利用率高的新型肥料以促进化肥减施，具有十分重要的战略和环境意义。
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“秸－炭－肥还田改土”技术中研发的新型肥料称作生物炭基肥料。生物炭基肥是以生物炭为基质，添加氮、磷、钾等养分的一种或几种，采用化学方法和（或）物理方法混合制成的肥料[9]。生物炭基肥的种类丰富，根据复配肥料养分性质，生物炭基肥可以分为炭基无机肥、炭基有机肥、炭基有机无机复混肥[10]。炭基无机肥是指生物炭复配无机肥料养分，包括硝酸铵[11]、尿素[12]、硫酸钾[13]、磷酸一铵和氯化钾[14]等。炭基有机肥是指生物炭复配有机肥料养分，包括畜禽粪便[15]、食用菌渣[16]、黄花蒿和猫眼草等动植物有机质原料[17]。炭基有机无机复混肥是指生物炭复配有机和无机肥料[18-19]。根据复配肥料养分的种类，生物炭基肥又可以分为炭基氮肥、炭基磷肥、炭基钾肥和炭基复合肥等。其中，炭基复合肥是指生物炭复配氮、磷、钾等两种或两种以上养分[20-21]。此外，为了增强生物炭基肥的缓释和其他功能性效果，在生物炭基肥制备过程中对生物炭改性或添加改性剂制备改性生物炭基肥。如利用镁离子对生物炭改性[22]、添加硝化抑制剂[23]和微生物菌剂[24] 等添加剂制备的生物炭基肥在缓释性能或作物的耐逆性方面均优于未改性的生物炭基肥。
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生物炭基肥利用生物质制备的生物炭能够有效固持肥料养分使其在土壤中缓慢释放，是一种优良的缓释肥料，能够提高肥料利用率，有助于降低化肥使用量，同时还能实现农作物秸秆资源化利用。因此，“秸－炭－肥还田改土”技术在化肥减量和秸秆消化方面需求迫切。
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1.2 生物炭基肥的优势和发展前景
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“秸－炭－肥还田改土”技术是一项兼顾废弃物资源化利用与新型环保肥料制备的双赢举措。该技术模式不仅能够降低堆肥或秸秆还田等处理模式中的能源损耗，使秸秆利用率达到最优，还能够达到固碳减排的目的[25]。2017年，农业部将 “秸－炭－肥还田改土”模式列为秸秆农用十大模式之一，并颁布实施生物炭基肥料农业行业标准 （NY/T3041-2016）[9]，这为生物炭基肥走向产业化提供了技术支撑和保障。
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农作物秸秆炭化生产炭基肥已被环保企业进行商业化推广。例如，爱放牧生物质新材料有限公司以内蒙古兴安盟当地丰富的农作物秸秆为原料生产炭基缓释复合肥，能实现全盟范围内秸秆综合循环利用，收入超2亿元/年，同时为当地提供了大量的就业岗位，形成了产业、生态、扶贫一体化。商丘三利新能源有限公司在一条生产线上将秸秆同时转化为生物炭、木醋液、生物质焦油和生物质燃气，生产的生物炭可制成生物炭基复混肥料，能够提高农作物的产量和质量并改良土壤，为消化秸秆和农民增收做出贡献。由此可见，农作物秸秆炭化生产炭基肥具有广阔的商业发展前景。
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本文在现有研究的基础上，从生物炭基肥的制备和应用两个方面进行了综述，并提出了生物炭基肥的发展趋势与展望，以促进生物炭基肥制备和应用方面的研究，为生物炭基肥的推广应用做出贡献，有效地推动农业的可持续发展。
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2 生物炭基肥的制备
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生物炭基肥的制备过程显著影响炭基肥料的应用效果，包括生物炭原料选择、炭肥比选择、制备方法和制备工艺改性研究4个方面。这主要归因于生物炭原料选择、炭肥比选择、制备方法和制备工艺改性研究与生物炭基肥的缓释、成型效果和其他功能性效果。缓释机制是生物炭基肥的作用机制，生物炭基肥是一种缓释肥料，能够长时间维持土壤中较高的养分水平，这归因于生物炭能够固持氮、磷、钾等养分[26-28]。生物炭与氮、磷、钾的作用机制包括静电作用[29]、络合作用[30]、矿化作用[31]等。生物炭能够通过静电吸附与铵根离子结合，减少铵根离子的淋溶作用，提高氮肥的缓释性能[32]；生物炭能够与尿素络合形成炭基氮肥，尿素表面的氨基能够与生物炭上的羧酸酐反应而被固定下来[30]，此外，生物炭能够固定尿素在分解过程中释放的氨气形成炭基肥，进一步阻止氮肥的流失[33]。对于磷肥，生物炭上的磷在制备的过程中发生矿化作用，形成羟基磷灰石和磷酸钙等矿物，含磷的矿物能够通过缓慢的解析作用释放出来，从而提高土壤中磷的含量，增加土壤肥力[31]。生物炭还能够通过 π阳离子键作用将钾固定形成炭基钾肥，降低钾肥的流失速率，进而提高钾肥的利用率[34]。炭基肥施用到土壤中后随着其氧化分解，固定在生物炭上的氮、磷、钾等养分再逐渐释放出来被作物吸收利用。
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2.1 生物炭原料
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生物炭基肥的应用效果显著受生物炭原料的影响，这是由于不同原料来源的生物炭对营养元素的缓释效果不同[35-37]，从而影响生物炭基肥的农田应用效果。表1列出了近年来不同生物炭原料制备的生物炭基肥的田间试验研究。可以看出，在同一个试验研究条件下，生物炭基肥的应用效果因生物炭原料不同而表现出差异；甚至在不同的应用方面，同一种生物炭原料表现出不一样的应用效果，如青椒试验中[38]，在青椒产量提升方面，小麦秸秆炭基肥优于花生壳炭基肥，而花生壳炭基肥在青椒品质提升方面优于小麦秸秆炭基肥。对于不同的试验作物，相同的生物炭原料会表现出不同的应用效果，在水稻[18]、青椒、小白菜[14]的产量提升方面，小麦秸秆炭基肥均优于花生壳炭基肥，而小麦秸秆炭基肥对小麦籽粒产量的提升效果低于花生壳炭基肥[39]；在番茄产量提升方面[40]，稻壳炭基肥优于竹炭基肥；而在辣椒产量提升方面[41]，竹炭基肥优于稻壳炭基肥。同在潴育型水稻土中进行水稻试验，玉米秸秆炭基肥并未总是表现出对水稻产量的提升效果优于花生壳炭基肥[42]。总体看来，在相同的田间试验条件下，生物炭原料是影响生物炭基肥应用效果的重要因素；施用相同生物炭原料制备的生物炭基肥，试验作物类型、土壤类型等各种外在因素亦是影响炭基肥应用效果的重要因素，可能会导致同一种生物炭原料制备的生物炭基肥在不同的试验条件下表现出不同的应用效果，所以炭基肥的应用研究针对性较强，综合考虑各个方面的影响因素进行系统化研究是炭基肥大范围推广的前提条件。
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2.2 炭肥比
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生物炭基肥是由生物炭和肥料复配加工而成的[14]，其中生物炭承担缓释养分、改良土壤的作用，肥料承担补充养分的作用。炭肥比能够通过影响生物炭对养分的缓释效果和炭基肥的总养分含量间接影响其对作物的增产效果，同时还会通过影响炭基肥料的成型效果直接影响肥料的运输和贮存。目前，炭基肥产品中的炭肥比一般为1∶4～1∶0.67[10]。在探究适合玉米施用的生物炭基肥料研究中发现[43]，炭肥比1∶4或1∶2.3对促进玉米植株生长及改善土壤性质较为显著。在探究不同生物炭肥比对黄瓜生长的影响研究中发现[44]，以植株整体长势为判断标准，炭（有机）肥比1∶3为最佳配比。有关粒状生物质炭基尿素肥料的成型特性及其影响因素的研究表明[45]，随着炭基肥中炭含量的增大，肥料的成型效果逐渐变差，炭肥比为1∶1时生物炭基尿素肥料成型率最好。
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2.3 制备方法
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炭基肥的基本制备方法包括掺混法、吸附法、化学反应法、包膜法和混合造粒法。实际制备过程中通常采用多种方法联用以实现更好的缓释效果、成型效果以及其他功能性效果。下面是一种炭基肥料[23]的制备过程：先将生物炭浸泡在木醋液中3～7h（吸附法），再将其与无机肥料、脲酶抑制剂、硝化抑制剂和黏结剂混合均匀后造粒，制得炭基肥产品（混合造粒法）。一种钝化土壤重金属的炭基肥料[46]制备过程：依次喷淋硝酸和氨水于生物炭表面得到反应产物（化学反应法），再将其与无机肥料和添加物混匀后造粒（混合造粒法），然后喷涂缓释包膜材料于颗粒表面（包膜法），接着再用重金属吸附剂覆于颗粒表面制得炭基肥产品（包膜法）。一种提高文冠果耐寒能力的炭基肥料[24]制备过程：先将无机肥料、矿物粉和适量黏结剂造粒得到第一颗粒（混合造粒法），然后将腐植酸包裹于第一颗粒表面制得第二颗粒（包膜法），再混合生物质炭和微生物菌剂得到生物炭菌粉（吸附法），最后将生物炭菌粉包裹于第二颗粒表面制得炭基肥产品（包膜法）；此法两次包膜，增强了养分的缓释效果，同时将无机肥料与微生物菌剂隔开，保护了其活性。在生物炭基肥制备过程中，混合造粒法和包膜法是最常用的两种制备方法，其中黏结剂是影响炭基肥产品缓释、力学性能与成型效果的重要因素之一，黏结剂的优选对生物炭基肥的品质尤为重要；选择黏结剂时，应选择绿色环保、易降解且价格低的材料。目前常用的黏结剂有淀粉[47-48]、膨润土[49]、黏土、羟甲基纤维素钠[50]等。此外还可以通过多种黏结剂复配来增强缓释和力学性能，如皂土与碳酸氢铵复配[51]、海藻酸钠与可溶性淀粉和木质素磺酸钠复配[52]、膨润土与硫酸钙复配[53]等。
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2.4 制备工艺改性研究
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炭基肥制备工艺改性研究可以从两个方面进行，一方面在炭基肥制备过程中加入改性剂，另一方面可将生物炭改性再复配肥料养分。
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炭基肥制备过程中除了生物质炭和肥料这两种基本原料之外，往往会根据需要加入其他物质对炭基肥的缓释性能或其他功能性效果进行优化，简称改性剂。目前炭基肥制备专利[23-24，46，54-57]中所用到的改性剂如下：油酸稀土制备的农作物秸秆改性液能够增大农作物秸秆制成的生物炭的孔径并提高其结构稳定性；大豆粕能够促进植物生长发育；膨润土、高岭土和铁矿渣能够减缓养分的释放速率并改良土壤；腐植酸能够活化土壤酶、缓释养分并且与重金属发生络合反应从而降低重金属的生物有效性；呈酸性的木醋液能够改良盐碱土壤、抑制病虫害和杂草生长；微生物菌剂能够通过促进酶的活性和微生物活动提高作物的生长速率、成活率和耐逆性；脲酶抑制剂和硝化抑制剂能够减缓肥料流失； 有机污染物降解菌株能够降解多环芳烃等有机污染物；有机废弃物好氧发酵肥能够添加活性微生物并且降低无机肥料的添加量从而降低成本。
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炭基肥制备过程中还通常对生物炭加以改性以提高对养分的缓释能力，例如，生物炭通过镁离子改性后，能够增加其对氮和磷的结合能力，在生物炭上形成一种优良的缓释肥料——鸟粪石[22]，这是由于镁改性后的生物炭能够使得生物炭表面带正电，进而增强对磷酸根离子的吸附能力，吸附的磷酸根离子能够与氮素养分结合，显著提高炭基肥的缓释性能[58]。铁改性生物炭表面含有大量铁氢氧基团，能够与磷酸根离子和铵根离子形成铁-磷-氮炭基复合肥，具有良好的缓释性能，广泛应用于农业生产中[59-60]。磷酸活化生物质原料制备生物炭基肥在农田应用中更加广泛，经磷酸活化后的生物质制备的生物炭表面官能团数量和比表面积明显增加，制得的生物炭基肥养分缓释效果明显高于未改性炭基肥[42，61-62]。
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改性炭基肥能够达到更好的缓释效果、成型效果以及其他功能性效果，在今后炭基肥研究中会是持续关注的重点。改性炭基肥的结构、性质表征、作用机理，以及长期应用于土壤后其是否会对土壤或作物造成危害方面鲜有研究，应当作为今后的研究重点。
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3 生物炭基肥的应用
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3.1 生物炭基肥的应用方式
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生物炭基肥的应用方式能够显著影响其对作物的增产效果，需要考虑的应用方式包括生物炭基肥类型的选择、生物炭基肥与肥料的配比以及生物炭基肥的施用方式。
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不同种类的生物炭复配不同类型的肥料加以不同的改性制备工艺能够制备出具有不同物理化学性质的生物炭基肥，从而满足不同农作物的生长需求。生物炭基肥在实际应用中需要根据作物类型选择相应的专用炭基肥，以实现农作物高产。目前已有小麦[63]、棉花[64]、水稻[65]、玉米[66]、大豆[53]、红薯[67]、土豆[68]、甘蓝[69]、甜菜[70]、叶菜类蔬菜[71]、苹果[72]、猕猴桃[73]、樱桃[74]、茶树[75]和竹林[57]相关农作物专用炭基肥的研究专利。而蚕豆、黄瓜、西红柿、梨、草莓和枣等常见农作物的专用炭基肥尚未有研究。此外还有学者依据作物的需肥特点制备针对特定作物且具有控释效果的炭基肥[76]，先利用黏结剂将蔬菜倒数第二个生长期所需的复合肥包裹在尿素表面形成第一包膜层，再利用黏结剂将碳酸氢铵制作为第二包膜层，重复上述过程多次，直到蔬菜所有生长期所需养分分层包裹完毕，此时制得肥料内核，然后利用黏结剂由内向外依次将0.149、0.178、0.250mm的生物炭粉制成3层包膜层，制得蔬菜专用炭基肥。蔬菜专用炭基肥具有极好的耐水性和肥料的控释能力，实现了肥料的缓释，覆盖了蔬菜的整个生长发育期。针对特定作物实现良好的肥料控释能力能够使肥料利用率最大化，通过一次施肥就能满足作物整个生长发育期的养分需求，根据作物的生长特点研制专用生物炭基肥是今后研究的方向之一。
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生物炭基肥与化肥以不同比例配施对作物产量的影响表现不一。等量施用生物炭基肥和常规化肥，生物炭基肥相比常规化肥使玉米增产8.48%[77]。与豫中烟区常规施肥相比，减施15%化肥氮配施生物炭基肥使豫中烤烟增产4.91%[78]。与稻田常规施氮相比，减施20%化肥氮配施生物炭基肥使水稻增产2.61%[79]。与番茄和辣椒常规施肥相比，减施50%复合肥配施稻壳炭基肥使番茄和辣椒分别增产23.19%和26.26%；减施50%复合肥配施竹炭基肥使番茄分别增产8.54%，但对辣椒的产量无显著影响[41]。生物炭基肥的替代量研究表明生物炭基肥能够完全或部分替代化肥，具体替代量与作物类型和炭基肥类型有关。从生物炭基肥替代量研究中可以发现，目前尚未有针对某一农作物施用专用炭基肥的研究，这可能与目前专用炭基肥研究缺乏有关；根据特定农作物施用专用炭基肥进行炭基肥的替代量研究，更具实际应用价值。
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生物炭基肥的施用方式能够影响其对作物的增产效果。研究表明[80]，基施炭基肥3937.5kg/km2，加上追施炭基肥3937.5kg/km2 对甘薯的增产效果强于一次性基施炭基肥7875kg/km2，甘薯增产效果提高了7.84%。在炭基肥的相关专利[81-85]中，笔者也介绍了相应炭基肥的施用方式，但未进行炭基肥不同施用方式之间的对比试验，并未有相对固定的施用方式，因此针对特定农田环境下的特定作物进行专用炭基肥施用方式研究，从而确定炭基肥的施用方式，对完善炭基肥应用体系具有重要的意义。
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综上所述，农作物专用生物炭基肥的研究是炭基肥应用的前提条件。在今后的生物炭基肥应用研究过程中，应首先优选针对特定作物的专用生物炭基肥类型，再对生物炭基肥与化肥的配比和生物炭基肥的施用方式进行研究，从而为生物炭基肥农田应用提供依据。
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3.2 生物炭基肥的应用效果
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生物炭基肥能够对土壤理化性质产生积极的影响，包括提高土壤孔隙度、调节土壤酸碱度、提高土壤保水能力和土壤肥力等，从而达到改良土壤的目的。
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生物炭基肥能够增加土壤孔隙度和调节土壤酸碱度。生物炭基肥具有丰富的孔隙结构，因此能增加土壤孔隙度。大多数生物炭自身呈碱性，能够改良酸性土壤，此外在生物炭基肥制备过程中可加入木醋液等酸性物质使其呈酸性，从而能够改良盐碱土壤，调节土壤pH[64，86]。另有研究表明[87]，将生物炭酸化后与辅料进行堆肥所得酸性生物炭改良剂能够降低盐碱土壤的pH，但利用酸化后的生物炭制备生物炭基肥在盐碱地的应用非常缺乏，有待进一步研究。
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生物炭基肥能够提高土壤的保水能力。生物炭基肥能够显著提高土壤毛管孔隙度，使水分能够在孔隙中保存。生物炭含有羟基、羧基等亲水基团，亲水基团能够使生物炭表面吸附土壤中的水分，因此提高了土壤的保水率，同时其在土壤的氧化过程中会使羧基基团显著增多，进一步增加土壤的保水率[88-89]。此外，由于生物炭基肥含有复配的化学肥料，还能够通过调节O/C和（N+O）/C[90]，从而提高其亲水性，增强保水能力。
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生物炭基肥能够提高土壤肥力，研究表明施用生物炭基肥能够提高养分在土壤中的滞留时间。生物炭具有丰富的孔隙结构和极强的吸附性能，能够固持添加的肥料养分。此外，通过包膜制粒可直接形成一道物理屏障[91]，减少养分的淋失。另有研究表明[53]，炭基肥混合造粒过程中用高温水蒸气作为反应介质，使得尿素和磷酸二氢铵与炭基团结合，从而提高养分与碳骨架的结合能力，增强养分的缓释性能。
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生物炭基肥能够对土壤微生物系统产生积极的影响。生物炭基肥能够使微生物群落结构发生改变。研究表明，拟杆菌门菌群能够降解复杂的碳水化合物，促进土壤碳循环[92]；镰刀菌属中尖孢镰刀菌会导致植物发生枯萎病[93-94]；疫霉菌属、链格孢属、白粉菌属中菌群会导致烟草发生黑胫病、赤星病和白粉病。而施用生物炭基肥相应地能够提高拟杆菌门的相对丰度，降低接合菌门、镰刀菌属、疫霉菌属、链格孢属、白粉菌属的相对丰度[95]。土壤微生物群落在土壤-作物系统中发挥着重要的作用，研究长期施用炭基肥对土壤微生物系统的风险具有重要的意义，值得探索。
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生物炭基肥通过对土壤理化性质和微生物群落结构产生积极的影响，能够改良土壤，提高水稻[18]、棉花[96]、烤烟[97]、花生[98]、朝天椒[99] 以及生菜[100]等作物的产量和品质。但生物炭基肥对土壤理化性质和微生物群落结构的影响机理还需深入研究，从而为生物炭基肥制备工艺改性研究提供理论支撑，促进生物炭基肥农田应用效果的提高和进一步推广。
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4 发展趋势与展望
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生物炭基肥作为一种新型环保肥料，近年来一直受到农业与环保领域的广泛关注，经过多年的研究与实践，在制备以及应用研究方面已有了一定的进展。通过对近年来炭基肥的制备和应用研究进展进行总结，发现该领域仍然有很大的研究和发展空间，本文从制备和应用两方面指出了今后生物炭基肥的相关研究中值得思考和探索的方向。
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在生物炭基肥的制备方面。（1）为了使生物炭基肥达到更好的缓释效果和成型效果，不同制备方法联用以及黏结剂的选择尤为重要，应成为今后的研究重点。（2）为了使炭基肥产生预设的应用效果，需要对炭基肥进行改性，改性剂及改性生物炭在炭基肥制备工艺改性研究中扮演着重要的角色，应加大研发力度；目前改性炭基肥的结构、性质表征、作用机理，以及长期应用于土壤后是否会对土壤-作物系统造成危害，有待进一步研究，从而为生物炭基肥的制备提供技术和理论支撑。
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在生物炭基肥的应用方面。（1）农作物专用生物炭基肥的研制应扩大覆盖范围；具有优良控释作用可实现一次性施肥的专用炭基肥应作为研究重点之一。（2）炭基肥的替代量研究和施用方式研究应以施用农作物专用炭基肥为前提，使其更具实际应用价值。（3）土壤微生物群落在土壤-作物系统中发挥着重要的作用，研究长期施用炭基肥对土壤微生物系统的风险具有重要的意义，值得深入探索。 （4）生物炭基肥对土壤理化性质和微生物系统影响的机理需深入研究，从而根据机理对生物炭基肥进行改性，使得生物炭基肥的应用效果朝着有利的方向发展。
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参考文献
-
[1] 李勇，张磊，曹鸿鹏，等．农作物秸秆综合利用现状及对策研究［J］．吉林农业，2018，437（20）：46.
-
[2] Sun X Y．Research on the harm and comprehensive utilization of straw burning［J］．Journal of Green Science and Technology，2015，3：222-224.
-
[3] 王红梅，屠焰，张乃锋，等．中国农作物秸秆资源量及其 “五料化”利用现状［J］．科技导报，2017，35（21）：81-88.
-
[4] 石祖梁，王飞，王久臣，等．我国农作物秸秆资源利用特征、技术模式及发展建议［J］．中国农业科技导报，2019，21（5）：8-16.
-
[5] 侯萌瑶，张丽，王知文，等．中国主要农作物化肥用量估算 ［J］．农业资源与环境学报，2017，34（4）：360-367.
-
[6] 张福锁，王激清，张卫峰，等．中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径［J］．土壤学报，2008，45（5）：915-924.
-
[7] 王秋杰，白乐高．氮素化肥致使土壤酸化板结的原因及对策 ［J］．河南科技，1991（7）：9，16.
-
[8] 郭胜利，周印东，张文菊，等．长期施用化肥对粮食生产和土壤质量性状的影响［J］．水土保持研究，2003（1）：16-22.
-
[9] NY/T 3041-2016，生物炭基肥料［S］．
-
[10] 原鲁明，赵立欣，沈玉君，等．我国生物炭基肥生产工艺与设备研究进展［J］．中国农业科技导报，2015，17（4）：107-113.
-
[11] 赵军，耿增超，尚杰，等．生物炭及炭基硝酸铵对土壤微生物量碳、氮及酶活性的影响［J］．生态学报，2016，36（8）：2355-2362.
-
[12] 朱晓旭，张忠庆，刘金华，等．缓释多功能生物质炭包衣尿素的制备及性能研究［J］．东北农业科学，2016，41（5）：56-61.
-
[13] 金明清．秸秆炭基钾肥的研制及其在烤烟上的应用研究［D］． 成都：四川农业大学，2016.
-
[14] 付嘉英．生物质炭基肥料的试制及其在蔬菜地的应用探讨 ［D］．南京：南京农业大学，2013.
-
[15] 伊婕．一种有机碳基肥及其制备方法：CN107721704 A［P］． 2018-02-23.
-
[16] 王海候，陆长婴，沈明星，等．炭基有机肥对水稻产量及土壤养分的影响［J］．江苏农业科学，2016，44（7）：104-107.
-
[17] 林振衡，李富欣，康全德，等．烟草专用生态碳基肥：CN104355946A［P］．2015-02-18.
-
[18] 陈琳，乔志刚，李恋卿，等．施用生物质炭基肥对水稻产量及氮素利用的影响［J］．生态与农村环境学报，2013，29（5）：671-675.
-
[19] 张宝惠，顾宇书，王平，等．炭基多元高效复合肥及其工艺：CN1134927［P］．1996-11-06.
-
[20] 康日峰，张乃明，史静，等．生物炭基肥料对小麦生长、养分吸收及土壤肥力的影响［J］．中国土壤与肥料，2014（6）：33-38.
-
[21] 王粟，张楠，钟鹏，等．生物质炭基肥对玉米生长发育及产量的影响［J］．黑龙江农业科学，2017（3）：41-44.
-
[22] Li R，Wang J J，Zhou B，et al．Simultaneous capture removal of phosphate，ammonium and organic substances by MgO impregnated biochar and its potential use in swine wastewater treatment［J］．Journal of Cleaner Production，2017，147（20）：96-107.
-
[23] 王鹏飞，李因亮，贾懿曼，等．一种炭基肥料的制备系统及方法：CN107382524A［P］．2017-11-24.
-
[24] 张彦丽，金志民，齐虹凌，等．一种提高文冠果耐寒能力的炭基肥料及其制备方法：CN104761395A［P］．2015-04-24.
-
[25] Cheng K，Zheng J F，Nayak D，et al．Re-evaluating the biophysical and technologically attainable potential of topsoil carbon sequestration in C hina’s cropland［J］．Soil Use and Management，2013，29（4）：501-509.
-
[26] Sharpley A N，Bergstrom L，Aronsson H，et al．Future agriculture with minimized phosphorus losses to waters：Research needs and direction［J］．AMBIO，2015，44（Supplement 2）：163-179.
-
[27] Zama E F，Reid B J，Arp H P H，et al．Advances in research on the use of biochar in soil for remediation：a review［J］． Journal of Soil & Sediments，2018，18（7）：2433-2450.
-
[28] Prakongkep N，Gilkes R J，Wiriyakitnateekul W．Forms and solubility of plant nutrient elements in tropical plant waste biochars ［J］．Journal of Plant Nutrition and Soil Science，2015，178（5）：732-740.
-
[29] Yang J，Li H，Zhang D，et al．Limited role of biochars in nitrogen fixation through nitrate adsorption［J］．Science of the Total Environment，2017，592：758-765.
-
[30] Joseph S，Graber E R，Chia C，et al．Shifting paradigms：development of high-efficiency biochar fertilizers based on nanostructures and soluble components［J］．Carbon Management，2013，4（3）：323-343.
-
[31] Dai L，Li H，Tan F，et al．Biochar：a potential route for recycling of phosphorus in agricultural residues［J］．GCB Bioenergy，2016，8：852-858.
-
[32] 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.
-
[33] Zhang A，Bian R，Pan G，et al．Effects of biochar amendment on soil quality，crop yield and greenhouse gas emission in a Chinese rice paddy：a field study of 2 consecutive rice growing cycles［J］．Field Crops Research，2012，127：153-160.
-
[34] Rivera-Utrilla J，Sanchez-Polo M．Adsorption of Cr（III）on ozonised activated carbon．Importance of Cπ—cation interactions ［J］．Water Research，2003，37（14）：3335-3340.
-
[35] 索桂芳．炭基微生物肥料的制备与应用［D］．金华：浙江师范大学，2018.
-
[36] 林珈羽，张越，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.
-
[37] 易从圣，宗同强，杜衍红，等．生物炭基复混肥缓释特性研究［J］．广州化学，2018（3）：60-64.
-
[38] 乔志刚．不同生物质炭基肥对不同作物生长，产量及氮肥利用率的影响研究［D］．南京：南京农业大学，2013.
-
[39] 李正东，陶金沙，李恋卿，等．生物质炭复合肥对小麦产量及温室气体排放的影响［J］．土壤通报，2015，46（1）：177-183.
-
[40] 李大伟，周加顺，潘根兴，等．生物质炭基肥施用对蔬菜产量和品质以及氮素农学利用率的影响［J］．南京农业大学学报，2016，164（3）：89-96.
-
[41] 李大伟．生物质炭基肥对番茄和辣椒产量、品质和氮素农学利用率的影响［D］．南京：南京农业大学，2015.
-
[42] 钱力．生物质炭基肥料的试验与改性探索［D］．南京：南京农业大学，2014.
-
[43] 王智慧，唐春双，范博文，等．不同配比炭基肥对玉米生长、土壤养分及呼吸的影响［J］．黑龙江八一农垦大学学报，2017，29（3）：1-4.
-
[44] 王鹏．生物炭与有机肥不同配比对设施黄瓜生长及根际环境影响研究［D］．呼和浩特：内蒙古农业大学，2019.
-
[45] 蒋恩臣，张伟，秦丽元，等．粒状生物质炭基尿素肥料制备及其性能研究［J］．东北农业大学学报，2014，45（11）：89-94.
-
[46] 朱兰保，盛蒂．一种生物炭肥的制备方法及在钝化土壤重金属中的应用：CN106748529A［P］．2017-01-19.
-
[47] 吕娟，王明峰，钟旋，等．醋酸酯淀粉粘结生物质炭基肥抗压及缓释性能研究［J］．可再生能源，2017，35（12）：1768-1773.
-
[48] 魏春辉，任奕林，苑晓辰，等．柱状竹炭基肥挤压造粒成型工艺的研究［J］．安徽农业大学学报，2017，44（5）：947-952.
-
[49] 郭鑫年，梁锦秀，纪立东，等．抗旱保水型炭基肥料及其制备方法：CN110041147A［P］．2019-03-13.
-
[50] 孙樱萁，郭建斌，李子富，等．生物质炭基肥料对黑麦草生长特性的影响［J］．西北农林科技大学学报（自然科学版），2016，44（12）：117-123.
-
[51] 张金星．新型生物质炭基肥研发及肥效测试［D］．南京：南京农业大学，2017.
-
[52] 刘峰．生物炭颗粒肥挤出滚圆成型装备与试验研究［D］． 武汉：华中农业大学，2016.
-
[53] 田然，李泓，朱静雯，等．一种大豆专用生物质炭基肥及其制备方法：CN108017473A［P］．2018-01-02.
-
[54] 陈平，沈国清，刘亮，等．环保型生物炭基肥及其施用方法：CN103396171A［P］．2013-07-18.
-
[55] 孙金．一种水稻专用有机底肥及其制备方法：CN109485524A ［P］．2018-12-25.
-
[56] 应坤．一种粒状生物质炭基肥料的制备方法：CN108863528A ［P］．2018-07-06.
-
[57] 张敏，单胜道，陈永根，等．竹林专用生物炭基肥料、制备方法及其应用：CN106748424A［P］．2016-11-30.
-
[58] Lalley J，Han C，Li X，et al．Phosphate adsorption using modified iron oxide-based sorbents in lake water：kinetics，equilibrium，and column tests［J］．Chemical Engineering Journal，2016，284：1386-1396.
-
[59] Li R，Wang J J，Zhou B，et al．Enhancing phosphate adsorption by Mg/Al layered double hydroxide functionalized biochar with different Mg/Al ratios［J］．Science of the Total Environment，2016，559（15）：121-129.
-
[60] Wang Z H，Guo H Y，Shen F，et al．Biochar produced from oak sawdust by Lanthanum（La）-involved pyrolysis for adsorption of ammonium（NH4 +），nitrate（NO3 −），and phosphate（PO4 3-）［J］．Chemosphere，2015，119：646-653.
-
[61] 姚春雪．改性生物质炭基肥料的特性及在生产上的应用［D］． 南京：南京农业大学，2015.
-
[62] 李鸿博，钟怡，张昊楠，等．生物炭修复重金属污染农田土壤的机制及应用研究进展［J］．农业工程学报，2020，36（13）：173-185.
-
[63] 高进华，赵文，周丽，等．一种小麦专用生物炭基肥及其制备方法：CN105837312A［P］．2016-03-23.
-
[64] 崔德杰，于桂玲，宋祥云，等．一种棉田专用炭基肥及其制备方法：CN109438138A［P］．2019-01-14.
-
[65] 周立冬，周国礼，朱顺山．一种生物炭缓释水稻专用基肥及其制备方法：CN105036903A［P］．2015-06-29.
-
[66] 周立冬，周国礼，朱顺山．一种生物炭缓释玉米专用基肥及其制备方法：CN105175087A［P］．2015-06-29.
-
[67] 周立冬，周国礼，朱顺山．一种生物炭缓释红薯专用基肥及其制备方法：CN105016857A［P］．2015-06-29.
-
[68] 周立冬，周国礼，朱顺山．一种生物炭缓释土豆专用基肥及其制备方法：CN105000968A［P］．2015-06-29.
-
[69] 刘彦伶，蒋太明，李渝，等．适用于贵州甘蓝高产栽培的专用炭基肥及其制备方法和施用方法：CN108329069A［P］． 2018-02-05.
-
[70] 付兴国，田然，朱静雯，等．一种甜菜专用生物质炭基肥及其制备方法：CN108002962A［P］．2018-01-02.
-
[71] 付兴国，张少明，田然，等．一种叶菜类蔬菜专用生物质炭基肥及其制备方法：CN108101653A［P］．2018-01-02.
-
[72] 张瑞清，姜中武，孙晓，等．苹果专用果木炭基肥及其制备方法：CN105294276A［P］．2015-11-16.
-
[73] 邱尧，谭石勇，谭武贵，等．猕猴桃专用炭基肥及其制备方法与应用：CN109438098A［P］．2018-12-29.
-
[74] 张少明，李泓，袁梅，等．一种大樱桃专用生物质炭基肥及其制备方法：CN107935740A［P］．2018-01-02.
-
[75] 王峰，陈玉真，吴志丹，等．一种茶树专用生物炭基肥及其制备方法和应用：CN108314583A［P］．2018-03-07.
-
[76] 沈秀丽，曾剑飞，王兴鑫，等．生物炭粉多层覆膜蔬菜专用缓释肥及其制备方法：CN109369307A［P］．2018-12-11.
-
[77] 王粟，张楠，钟鹏，等．生物质炭基肥对玉米生长发育及产量的影响［J］．黑龙江农业科学，2017（3），41-44.
-
[78] 王晓强，许跃奇，何晓冰，等．减氮配施生物炭基肥对豫中烤烟产质量的影响［J］．贵州农业科学，2019，47（2）：32-36.
-
[79] 刘炜．炭基肥与化肥配施对水稻产量和土壤养分的影响［D］． 南昌：江西农业大学，2019.
-
[80] 杨武娟，高文川，徐芦，等．炭基肥及不同施肥方式对甘薯产量影响的研究［J］．安徽农学通报，2018，24（21）：104-105.
-
[81] 郑浩，王震宇，罗先香，等．一种玉米用生物炭基肥料制备方法及其肥料和应用：CN106278619A［P］．2016-08-16.
-
[82] 张少明，付祥峰，袁梅，等．一种有机生物炭基肥及其制备方法和应用：CN109485481A［P］．2018-12-13.
-
[83] 石胤，陈平，屈立强．稻壳炭基肥料及其制备方法和其在水稻种植中的应用：CN108821873A［P］．2018-08-02.
-
[84] 任天宝，李佳轶，徐辰生，等．一种水溶性纳米生物炭基肥及其制备方法和应用：CN109354543A［P］．2018-11-20.
-
[85] 胡劲，檀校，李鑫培，等．一种用于农田土壤改良的生物炭基肥的制备方法及其应用方法：CN110229025A［P］．2019-07-03.
-
[86] 郑浩，张宇婵，罗先香，等．一种改良滨海盐碱土的生物炭基改良剂及其制备方法：CN108727108A［P］．2018-07-19.
-
[87] 王震宇，郑浩，罗先香，等．一种改良盐碱土的酸性生物炭改良剂及其制备方法：CN106381150A［P］．2016-08-16.
-
[88] 王淑君，夏桂敏，李永发，等．生物炭基肥和水分胁迫对花生产量、耗水和养分吸收的影响［J］．水土保持学报，2017，31（6）：285-290.
-
[89] 潘全良，陈坤，宋涛，等．生物炭及炭基肥对棕壤持水能力的影响［J］．水土保持研究，2017，24（1）：115-121.
-
[90] 刘长涛，侯建伟，索全义，等．玉米秸秆生物质炭基肥的结构与性质表征［J］．土壤，2019，51（3）：465-469.
-
[91] 王剑，张砚铭，邹洪涛，等．生物质炭包裹缓释肥料的制备及养分释放特性［J］．土壤，2013，45（1）：186-189.
-
[92] Larsbrink J，Mckee L S．Bacteroidetes bacteria in the soil：Glycan acquisition，enzyme secretion，and gliding motility［J］． Advances in Applied Microbiology，2020，110：63-98.
-
[93] 何欣，黄启为，杨兴明，等．香蕉枯萎病致病菌筛选及致病菌浓度对香蕉枯萎病的影响［J］．中国农业科学，2010，43（18）：3809-3816.
-
[94] 凌宁，王秋君，杨兴明，等．根际施用微生物有机肥防治连作西瓜枯萎病研究［J］．植物营养与肥料学报，2009，15（5）：1136-1141.
-
[95] 陈懿，吴春，李彩斌，等．炭基肥对植烟黄壤细菌、真菌群落结构和多样性的影响［J］．微生物学报，2020，60（4）：653-666.
-
[96] 胡苗苗，朱新萍，李典鹏，等．生物炭基肥和木醋液对干旱区土壤养分及棉花产量的影响［J］．新疆农业大学学报，2018，41（5）：369-375.
-
[97] 毛娟，何晓冰，许跃奇，等．生物炭基肥对豫中烤烟产质量的影响［J］．河南农业科学，2019，48（2）：48-53.
-
[98] 杨劲峰，江彤，韩晓日，等．连续施用炭基肥对花生土壤性质和产量的影响［J］．中国土壤与肥料，2015（3）：68-73.
-
[99] 张萌，魏全全，肖厚军，等．不同用量专用生物炭基肥对贵州朝天椒提质增效的影响［J］．核农学报，2019，33（7）：1457-1464.
-
[100] 谢发萍，高亮，李苗苗，等．炭基肥与化肥配施对生菜养分吸收与产量的影响［J］．安徽农业科学，2019，47（21）：163-165.
-
摘要
生物炭基肥是实现农作物秸秆资源化利用的一种绿色肥料，因其在农业生产中能够显著提高作物产量和品质而受到广泛关注。然而，生物炭基肥的制备过程影响生物炭基肥的缓释、成型和其他功能性效果，进而对作物产量和品质产生的影响缺乏系统而全面的报道。从生物炭原料、炭肥比、制备方法和制备工艺改性研究 4 部分阐述了生物炭基肥的制备过程对生物炭基肥性能的影响；总结了生物炭基肥的种类、与化肥的配比、施肥方式对其应用效果的影响，展望了生物炭基肥在我国农业作业推广中巨大的应用前景。得出了生物炭基肥的制备和应用规律，为生物炭基肥制备过程的优化、应用体系的完善提供方向，以期生物炭基肥在农业生产中的应用朝着友好的方向发展。
Abstract
Biochar-based fertilizer is a kind of green fertilizer to realize the resource utilization of crop straw，which has been widely concerned because it can significantly improve crop yield and quality in agricultural production. However，the preparation process of biochar-based fertilizer affects its slow-release，molding and other functional effects，and further effects on crop yield and quality are not systematically and comprehensively reported. In this review，the influence of the preparation process of biochar on the performance of biochar-based fertilizer was discussed from four parts：the raw material，the ratio of biochar to fertilizer，the preparation method and the modification of the preparation process. The review summarized the effects of the types of biochar-based fertilizer，the ratio of biochar-based fertilizer to chemical fertilizer and the application method on its application effect，and forecasted the great application prospect of biochar-based fertilizer in agricultural operation promotion in China. The review summarized the preparation and application rules of biochar-based fertilizer，providing directions for optimizing the preparation process and perfecting the application system of biochar-based fertilizer，and expecting the application of biochar-based fertilizer in agricultural production to develop in a friendly direction.
Keywords
biochar-based fertilizer ； preparation ； application ； research progress