李彩斌 張久權(quán) 陳雪 張繼光 翟欣 凌愛芬

摘 要：近年來，生物炭受到各國(guó)科技工作者的廣泛關(guān)注。大量研究表明，生物炭具有穩(wěn)定性、多孔性、吸附性等優(yōu)良特征，可提高土壤養(yǎng)分有效性和土壤微生物活性，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加炭固化，減少溫室氣體排放，對(duì)土壤重金屬和其他有害有機(jī)物進(jìn)行鈍化失活等，因而是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ男滦头柿虾屯寥栏牧紕?。然而，生物炭因原料和裂解溫度等的不同，可能向土壤輸入重金屬和有機(jī)污染物等有害物質(zhì)，施入土壤后也可能會(huì)產(chǎn)生一些對(duì)土壤健康和烤煙生長(zhǎng)不利的負(fù)面作用，目前，人們對(duì)這些還缺乏全面系統(tǒng)的了解。筆者根據(jù)近年來國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果進(jìn)行綜述，以期為生物炭的推廣應(yīng)用提供理論參考。

關(guān)鍵詞：生物炭；土壤健康；風(fēng)險(xiǎn)；烤煙

中圖分類號(hào)：S572.01 文章編號(hào)：1007-5119（2018）06-0091-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.06.013

生物炭是在低氧或無氧條件下，對(duì)秸稈等生物質(zhì)材料進(jìn)行高溫分解后的產(chǎn)物。由于其具有多孔性、吸附性、穩(wěn)定性等特性[1]，近年來受到了土壤、農(nóng)業(yè)和環(huán)境等學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。生物炭在SCI期刊的發(fā)文量從2007年的7篇飆升到2017年的1492篇，增長(zhǎng)213倍，目前已經(jīng)成為土壤學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。生物炭能在減少溫室氣體排放、固炭、土壤改良[2]，提高土壤肥力[3]，土壤環(huán)境修復(fù)[4]等方面能發(fā)揮巨大作用。施用生物炭對(duì)土壤和烤煙能產(chǎn)生大量有益的效果，但同時(shí)也可能會(huì)帶來一部分風(fēng)險(xiǎn)，如在某些條件下，生物炭可能會(huì)帶來重金屬、農(nóng)藥有效性、二噁英、多環(huán)芳烴化合物等方面的問題，也可能會(huì)造成烤煙等作物對(duì)養(yǎng)分的不平衡吸收等負(fù)面效果。因此，筆者根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果，對(duì)生物炭施用對(duì)植煙土壤健康和烤煙生長(zhǎng)的影響和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估，以期為生物炭的推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 生物炭施用對(duì)土壤健康的影響

土壤健康主要是指土壤維持和提高作物產(chǎn)、質(zhì)量的能力。參照國(guó)標(biāo)GB/T 33469—2016耕地質(zhì)量等級(jí)和康奈爾土壤健康評(píng)價(jià)體系[5]，結(jié)合我國(guó)主產(chǎn)煙區(qū)的實(shí)際情況，重點(diǎn)關(guān)注土壤物理指標(biāo)，如土壤質(zhì)地、土壤黏粒含量、土壤容重、田間持水量、總孔隙度、水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量、土壤表層硬度、土壤次表層硬度；土壤化學(xué)指標(biāo)，如土壤pH、土壤有機(jī)質(zhì)、活性有機(jī)質(zhì)、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀、可溶性氯、交換性鈣、交換性鎂、有效鋅、有效硼含量；土壤生物指標(biāo)，如細(xì)菌和真菌數(shù)量及多樣性、土壤酶活性、土壤蛋白等。

1.1 土壤物理指標(biāo)

研究表明，生物炭的施用能夠顯著改善土壤物理性狀，如提高土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量、土壤持水容量、土壤孔隙度，土壤比表面積，降低土壤容重等[6]。施用生物炭有助于形成大團(tuán)聚體，從而促進(jìn)團(tuán)聚體的整體穩(wěn)定，改良土壤結(jié)構(gòu)[6]。OBIA等[7]研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭后，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量增加了17%～20%。OMONDI等[6]的研究表明，生物炭能顯著降低土壤容重，但這種降低效果隨生物炭的用量、原料種類和土壤類型的變化而不同。施用生物炭可以提高土壤飽和含水率和保水能力，MUKHERJEE等[8]發(fā)現(xiàn)，由于生物炭的施用，土壤持水性增加1%～2%。生物炭的施用量每增加1%，土壤總孔隙度增加2%，土壤有效水含量增加3%[7]?？傊?，施用生物炭能顯著改善土壤物理健康狀況，提高土壤水分和氧氣的供應(yīng)能力，為烤煙生長(zhǎng)提供有利條件。

1.2 土壤化學(xué)指標(biāo)

研究表明，施用生物炭會(huì)引起諸多土壤化學(xué)健康指標(biāo)的變化，如土壤pH值，CEC，土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量等。絕大部分生物炭由于其本身為堿性，施入土壤可以提高土壤pH，對(duì)酸性土壤有明顯的改良作用[9]。生物炭由于其多孔性和較高的比表面積，能夠吸附大量的交換性陽(yáng)離子。施用生物炭后，土壤溶液中的磷、鉀、鈣等離子濃度大大增加，而活性Al離子濃度明顯降低[10]。施用生物炭能增加煙田土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量。生物炭對(duì)土壤碳、氮具有良好的調(diào)節(jié)作用。李志剛等[11]（2016）通過培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在土壤中添加2.0%生物炭能顯著降低土壤總有機(jī)碳的礦化率，土壤有機(jī)碳含量提高，此結(jié)論也被張璐等[12]（2018）研究所證實(shí)，研究發(fā)現(xiàn)施用生物炭后，土壤總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳含量在烤煙不同生育期都有大幅度增加。葛少華等[13]（2018）發(fā)現(xiàn)生物炭與氮肥配施能提高土壤氮素含量，減少氮肥用量，且連續(xù)施用對(duì)氮素固持和提高烤煙的氮肥利用率效果明顯。

1.3 土壤生物指標(biāo)

生物炭中含有一部分易分解的炭，可作為微生物生長(zhǎng)的基質(zhì)，因而生物炭的施用會(huì)刺激土壤微生物的生長(zhǎng)和活性，并帶來起爆效應(yīng)[14]。土壤微生物和生物炭的穩(wěn)定性密切相關(guān)，一方面，生物炭能為微生物提供能源，促進(jìn)微生物活動(dòng)，并改變微生物的群落結(jié)構(gòu)；另一方面，生物炭的穩(wěn)定性取決于土壤中作為分解者的微生物類型。微生物群落的組成及其代謝過程對(duì)生物炭在土壤中的穩(wěn)定性發(fā)揮重要作用[15]。研究表明，施用生物炭后，特定微生物群落的改善與土壤中本身的和生物炭作為外源帶入的可分解的有機(jī)炭均有關(guān)系[16]。CHENG等[17]（2006）報(bào)道，生物炭施用后第1個(gè)月內(nèi)土壤微生物活性顯著增加，隨后逐漸變?nèi)?。HAMER等[18]（2004）在實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果也表明，所施生物炭的0.79%會(huì)在2個(gè)月內(nèi)被消耗掉。因此，可以推測(cè)，含有生物炭的復(fù)合肥（炭基肥）由于其中的炭能增

加微生物活性，養(yǎng)分循環(huán)應(yīng)該會(huì)更快。在土壤酶方面，張繼旭等[19]（2016）發(fā)現(xiàn)，生物炭能增加土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶的活性。土壤酶活性通常是通過人造基質(zhì)進(jìn)行測(cè)定的，由于生物炭具有極強(qiáng)的吸附性，在測(cè)定酶活時(shí)基質(zhì)和酶反應(yīng)產(chǎn)物均可能被生物炭吸附，這樣就給測(cè)定帶來了很大的誤差。對(duì)此，目前還沒有更好的解決方案。因此，目前有關(guān)生物炭對(duì)土壤酶的影響報(bào)道較少，現(xiàn)有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也有待提高。

2 生物炭施用對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

2.1 烤煙生長(zhǎng)和煙葉經(jīng)濟(jì)性狀

張春等[20]（2015）發(fā)現(xiàn)，施用生物炭能有效改善土壤的理化性質(zhì)，為根系提供較好的生存環(huán)境，導(dǎo)致煙苗根系體積、根系表面積和根總長(zhǎng)增加，且這種現(xiàn)象隨著生物炭施用量的增加而增加。施用生物炭能顯著促進(jìn)烤煙旺長(zhǎng)期后的生長(zhǎng)，最終提高烤煙干物質(zhì)量[3，21]。邢光輝等[22]（2016）研究表明，生物炭施用量為30 g/穴時(shí)，烤煙的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)最高，用量增加反而會(huì)降低烤煙經(jīng)濟(jì)效益，但這種效應(yīng)會(huì)因土壤類型不同存在較大差異。毛家偉等[23]（2013）研究也表明，施用生物炭后烤煙的產(chǎn)量增加170.5～506.5 kg/hm2，產(chǎn)值增加1146～7739元/hm2，且隨著生物炭用量的增加，煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值呈增加的趨勢(shì)。王毅等[24]（2018）在山東諸城也有類似發(fā)現(xiàn)。

2.2 煙葉質(zhì)量

研究表明，施用生物炭后煙葉質(zhì)量能得到提高，包括外觀質(zhì)量、化學(xué)成分協(xié)調(diào)性[3，21]、評(píng)吸質(zhì)量[25]等。肖戰(zhàn)杰等[25]研究表明，施用生物炭能改善煙葉外觀質(zhì)量，能不同程度地提高煙葉成熟度，增加煙葉油分及彈性。在生物炭對(duì)煙葉化學(xué)成分的影響方面，人們做了大量研究。薛超群等[26]研究發(fā)現(xiàn)，生物炭的施用對(duì)煙葉香氣物質(zhì)含量有顯著影響，生物炭用量太高和太少都對(duì)煙葉香氣物質(zhì)含量不利，當(dāng)生物炭用量為600 kg/hm2時(shí)煙葉總香味物質(zhì)含量最高。肖戰(zhàn)杰等[25]（2015）發(fā)現(xiàn)，施用生物炭后煙葉的總糖及還原糖含量下降，總氮、煙堿和鉀含量增加，煙葉化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)。趙殿峰等[21]（2014）的研究也表明，生物炭能顯著提高煙葉內(nèi)化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，但過量施用對(duì)煙葉質(zhì)量不利。施用生物炭還有利于成熟期煙葉色素的代謝及調(diào)制后煙葉中性致香物質(zhì)的形成；提高烤后煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、西柏烷類降解產(chǎn)物、新植二烯及致香物質(zhì)總量，提高烤后煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性[22]；顯著降低污染土壤中烤煙葉片鎘[27]和汞對(duì)煙草的危害，抑制煙草對(duì)汞的富集，提高煙葉的保護(hù)酶活性。王毅等[24]報(bào)道，在大田施用秸稈生物炭后，烤煙中部葉身份、油分及外觀質(zhì)量總分顯著增加，中、上部葉含鉀量分別顯著提高8.39%和22.63%。施用生物炭能明顯改善煙葉品質(zhì)。施用生物炭對(duì)煙葉鉀含量的顯著提高也被其他學(xué)者證實(shí)[28]。然而，上述效應(yīng)會(huì)因生物炭用量和種類、土壤類型、氣候條件而異，目前有關(guān)生物炭對(duì)烤煙生長(zhǎng)、產(chǎn)量和質(zhì)量等的研究剛剛起步，還沒有達(dá)成一致的結(jié)論，尤其是許多機(jī)理還缺乏系統(tǒng)研究。

3 生物炭的潛在風(fēng)險(xiǎn)

到目前為止，大多數(shù)學(xué)者主要關(guān)注施用生物炭的積極作用，對(duì)其不足和潛在風(fēng)險(xiǎn)研究較少，尤其是環(huán)境方面的風(fēng)險(xiǎn)，存在較大的知識(shí)缺口[29]。為了充分發(fā)揮生物炭的應(yīng)用潛力，有必要對(duì)其不足和潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行深入研究，以便制定和實(shí)施更好的控制和管理措施。生物炭對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響主要與熱解過程[30]和土壤污染有關(guān)。生物炭可能會(huì)釋放多環(huán)芳烴化合物（Polycyclic aromatic hydrocarbons， PAHs）、二噁英、酞酸酯和向土壤中輸入外源重金屬[31]；也可能抑制微生物活性[32]等。

3.1 生物炭在土壤中的穩(wěn)定性

由于其芳香結(jié)構(gòu)，生物炭中的一些化合物在土壤中可以長(zhǎng)時(shí)間保存。生物炭在土壤中的分解速度與C/N和活性炭（labile C）含量密切相關(guān)。對(duì)生物炭在土壤中的貯存年限進(jìn)行模擬試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生物炭施入土壤后，在土壤中的貯存時(shí)間可達(dá)1000～10 000年[33]。生物碳的貯存時(shí)間與其分解能力呈反比關(guān)系，隨著熱解溫度的升高，生物炭的穩(wěn)定性增加，在土壤中的貯存更長(zhǎng)[34]。由于生物炭一般為

粉狀，施入土壤后很難將其清除，施用前如果對(duì)其負(fù)面影響認(rèn)識(shí)不足，事先沒有做好預(yù)防措施，對(duì)土壤和烤煙等會(huì)帶來長(zhǎng)期的破壞作用。

3.2 農(nóng)藥有效性和殘留

雖然生物炭主要是作為一種土壤改良劑，但其在農(nóng)藥有效性方面的作用一直受到人們的關(guān)注[35]。人們發(fā)現(xiàn)，土壤中的生物炭不僅能吸附農(nóng)藥，而且還會(huì)改變農(nóng)藥的吸附機(jī)制和生物有效性[36]。關(guān)于生物炭對(duì)農(nóng)藥吸附的有益影響人們進(jìn)行了大量研究[15，37]。但有關(guān)生物炭對(duì)農(nóng)藥吸附和解吸所帶來的負(fù)面影響，如農(nóng)藥效果降低，額外的毒害作用等少見報(bào)道。

人們普遍認(rèn)為，減少農(nóng)藥的生物利用度是減少農(nóng)藥對(duì)土壤和水污染最有效的一種方法，因其能夠減少動(dòng)、植物對(duì)農(nóng)藥的積累和毒性[38]。大量研究表明，生物炭可以吸附、螯合和代謝土壤中的農(nóng)藥，從而顯著減少農(nóng)藥對(duì)土壤的污染[35，37，39]和因淋失而造成的地下水污染[35]。TATARKOVA等[37]（2013）發(fā)現(xiàn)，生物炭由于其高吸附能力而導(dǎo)致土壤中二甲四氯的擴(kuò)散和植物吸收量顯著下降，從而降低其利用度。CAO等[40]研究表明，生物炭對(duì)阿特拉津（atrazine）有很強(qiáng)的吸附力，溶液中的去除率高達(dá)77%。因此，生物炭會(huì)對(duì)農(nóng)藥產(chǎn)生吸附，減少擴(kuò)散，降低環(huán)境污染和對(duì)人類健康的為害。

由于生物炭與農(nóng)藥的相互作用，土壤中農(nóng)藥的利用度降低，殘留時(shí)間延長(zhǎng)，烤煙等植物吸收減少，農(nóng)藥功效減弱[39]。即使是施用少量生物炭，敵草隆的生物降解也會(huì)受到抑制[41]。YU等[39]發(fā)現(xiàn)生物炭能對(duì)新煙堿類農(nóng)藥產(chǎn)生吸附，限制其擴(kuò)散，降低其效果。YANG等[36]發(fā)現(xiàn)小麥和水稻秸稈生物炭對(duì)敵草隆的吸附能力比土壤強(qiáng)2500倍。因此，生物炭施用后，為了達(dá)到預(yù)期的效果，某些農(nóng)藥的用量應(yīng)該增加，尤其是除草劑和土壤殺蟲劑等施入土壤的農(nóng)藥，但這樣會(huì)給農(nóng)民帶來額外購(gòu)買農(nóng)藥的成本。

3.3 二噁英

生物炭是在低氧或缺氧條件下形成的，其生產(chǎn)過程可能會(huì)產(chǎn)生二噁英等劇毒物質(zhì)[42]。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署已將其列為持久性有機(jī)污染物（Persistent Organic Pollutants， POPs）。POPs不僅在環(huán)境中表現(xiàn)出三致性（致癌、致畸、致突變），還具有內(nèi)分泌干擾特性，其危害已為人們所公認(rèn)，并引起了公眾與研究者的關(guān)注。

原料中的氯是生產(chǎn)生物炭熱解過程中二噁英形成的主要來源。秸稈、禾草、食品廢棄物等都可能含有氯化鈉等氯源。其他生物炭原料，如來源于鹽堿地或沿海的原料，也可能含有較高的氯離子，制作生物炭容易產(chǎn)生二噁英。此外，城市垃圾和其他含有聚氯乙烯（PVC）或其他含氯塑料也是生物炭二噁英的主要來源[42]。城市固體廢棄物如廢管、板材、薄板、瓷磚、玩具、油漆和粘合劑等都含氯，用他們生產(chǎn)生物炭不可避免的會(huì)產(chǎn)生二噁英[43]。所幸的是，烤煙種植過程中對(duì)氯離子進(jìn)行了嚴(yán)格控制，采用廢棄煙葉和煙稈所生產(chǎn)的生物炭，二噁英含量應(yīng)該極低。除了原料來源外，熱解溫度對(duì)二噁英的產(chǎn)量也有很大影響。二噁英主要在200～400 ℃熱解溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生，在生物炭的生產(chǎn)溫度為300 ℃時(shí)，二噁英濃度最高，達(dá)到12.2 pg/g[42]。LYU等[44]也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)木屑在300 ℃進(jìn)行熱解生產(chǎn)生物炭時(shí)，二噁英的產(chǎn)量高達(dá)610 pg/g?？傊?，學(xué)者們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)生物炭含有二噁英，有可能隨生物炭的施用進(jìn)入土壤產(chǎn)生危害。

3.4 PAH等有機(jī)污染物

多環(huán)芳烴（PAH）是由苯環(huán)組成的有機(jī)化合物，具有劇毒性、誘變性和強(qiáng)致癌性等特點(diǎn)，被歐盟和美國(guó)環(huán)保署（EPA）列為重點(diǎn)高?；衔颷45]。研究表明[46]，生物炭含有相當(dāng)數(shù)量的PAH，施用生物炭可能會(huì)提高PAH在土壤中的含量，對(duì)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重危害[45]。由于PAH具有疏水性，能被土壤顆粒所吸附，其在土壤中的持久性可能會(huì)對(duì)烤煙等植物、土壤微生物和無脊椎動(dòng)物產(chǎn)生極端的毒性作用[45]。據(jù)報(bào)道，熱解溫度、生物炭生產(chǎn)方法和生物質(zhì)原料是影響PAH分布和濃度的重要因素。然而，文獻(xiàn)中各種研究結(jié)論存在差異。研究表明，由草本植物制成的生物炭PAH含量顯著高于木本植物的生物炭，且低溫制作的生物炭PAH比高溫制作

的生物炭多[30]。KUSMIERZ [45]等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小麥秸稈生物炭的用量達(dá)到45 t/hm2時(shí)，土壤中的PAH濃度增加了5倍，且PAH的Σ16濃度高達(dá)33.7 mg/kg，造成了嚴(yán)重的土壤污染。

3.5 重金屬

生物炭由于其豐富的孔隙和巨大的比表面，能夠大量吸附土壤中的重金屬，使其失活，降低重金屬的毒害作用。但也有報(bào)道提到，生物炭施用后，土壤可溶性有機(jī)質(zhì)增加，pH值降低，形成了更多的“重金屬-可溶性有機(jī)物”復(fù)合體，土壤重金屬的有效性和可移動(dòng)性反而會(huì)提高，這樣有可能增加烤煙等植物中重金屬的吸收和含量，嚴(yán)重的甚至有造成植物死亡的現(xiàn)象[47]。另一方面，原料中的重金屬一般會(huì)原封不動(dòng)地轉(zhuǎn)移到生物炭中，隨生物炭的施用進(jìn)入土壤。Cd、Cr、Pb、Hg、As等重金屬均有可能殘存于生物炭中[48]。從而造成土壤中的重金屬含量和有效性增加[31]，影響烤煙等作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。

3.6 土壤生物

土壤生物對(duì)土壤養(yǎng)分和碳循環(huán)具有關(guān)鍵作用，也是衡量土壤健康質(zhì)量的重要指標(biāo)。生物炭對(duì)土壤生物具有積極的和負(fù)面的雙重作用，早期的研究主要集中在積極作用方面，但近期也發(fā)現(xiàn)了一些負(fù)面影響。CHEN等[14]報(bào)道，生物炭能抑制土壤微生物的生長(zhǎng)，在某些情況下，通過釋放一些有毒物，對(duì)土壤生物產(chǎn)生嚴(yán)重的毒害作用。OLESZCZUK等 [46]等發(fā)現(xiàn)，土壤PAH濃度與其對(duì)土壤生物的毒性有顯著的相關(guān)性。生物炭能造成細(xì)菌活性下降已被多種跡象所證實(shí)，如甲烷氧化減少、產(chǎn)生N2O和乙烯等抗菌化合物[32]。KHAN等[29]發(fā)現(xiàn)，稻草、稻殼和木屑生物炭的施用降低了根瘤菌、鐵氧化菌和硫還原菌的量，從而導(dǎo)致了土壤健康質(zhì)量下降。研究表明某些類型的生物炭對(duì)土壤中的蚯蚓具有負(fù)面的影響[49]。生物炭不僅增加了蚯蚓的死亡率，而且由于蚯蚓與土壤的交互作用，使土壤重金屬的浸出增加，并影響了土壤養(yǎng)分的有效性。土壤生物的多樣性對(duì)土壤健康非常重要，對(duì)諸多土壤指標(biāo)如土壤結(jié)構(gòu)、土壤通氣性、養(yǎng)分循環(huán)、水分利用、碳儲(chǔ)存能力和抗病性等具有很大影響。因此，有必要進(jìn)行更深入的研究，弄清生物炭與土壤生物的關(guān)系，以期減少生物炭對(duì)土壤生物的負(fù)面影響。

4 結(jié)論與展望

施用生物炭能帶來固炭、減少溫室氣體排放、提高土壤肥力和烤煙產(chǎn)、質(zhì)量等多重效益。這種效應(yīng)在酸性土壤和粗質(zhì)地土壤中尤其明顯。然而，目前的大部分結(jié)果來自于室內(nèi)模擬試驗(yàn)、盆栽試驗(yàn)和短期的田間試驗(yàn)，缺乏說服力。盡管生物炭能產(chǎn)生廣泛的積極影響，但風(fēng)險(xiǎn)仍然存在，主要涉及重金屬、有毒化合物、農(nóng)藥殘留等問題，需要進(jìn)一步研究。筆者認(rèn)為，針對(duì)生物炭施用后的土壤健康和烤煙產(chǎn)、質(zhì)量問題，重點(diǎn)需要研究以下兩方面的問題。

（1）開展煙田施用生物炭的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，研究生物炭對(duì)土壤理化性狀、烤煙產(chǎn)質(zhì)量的長(zhǎng)期影響，對(duì)生物炭的施用效果進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

（2）開展生物炭對(duì)農(nóng)藥、重金屬、PAH等有害有機(jī)化合物的長(zhǎng)期影響方面的研究，以及這些影響對(duì)土壤健康和烤煙產(chǎn)、質(zhì)量的影響研究，并弄清其影響機(jī)理，找出合理的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1] BLANCO C H. Biochar and soil physical properties[J]. Soil Science Society of America Journal， 2017， 81（4）： 687-711.

[2] 劉會(huì)，朱占玲，彭玲，等. 生物質(zhì)炭改善果園土壤理化性狀并促進(jìn)蘋果植株氮素吸收[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2018，24（2）：454-460.

LIU H， ZHU Z L， PENG L， et al. Applying biochar to improve soil physical and chemical properties and nitrogen utilization by apple trees[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers， 2018， 24（2）： 454-460.

[3] 牛政洋，閆伸，郭青青，等. 生物炭對(duì)兩種典型植煙土壤養(yǎng)分、碳庫(kù)及烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響[J]. 土壤通報(bào)，2017，48（1）：155-161.

NIU Z Y， YAN S， GUO Q Q， et al. Effects of biochar on yield and quality of flue- cured tobacco and nutrients and carbon pool in two typical soils planted with tobacco[J]. Chinese Journal of Soil Science， 2017， 48（1）： 155-161.

[4] GODLEWSKA P， SCHMIDT H P， OK Y S， et al. Biochar for composting improvement and contaminants

reduction. A review[J]. Bioresource Technology， 2017， 246： 193-202.

[5] 盛豐. 康奈爾土壤健康評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其應(yīng)用[J]. 土壤通報(bào)，2014，45（6）：1289-1296.

SHENG F. Introduction and application of cornell soil health assessment[J]. Chinese Journal of Soil Science， 2014， 45（6）： 1289-1296.

[6] OMONDI M O， XIA X， NAHAYO A， et al. Quantification of biochar effects on soil hydrological properties using meta-analysis of literature data[J]. Geoderma， 2016， 274： 28-34.

[7] OBIA A， MULDER J， MARTINSEN V， et al. In situ effects of biochar on aggregation， water retention and porosity in light-textured tropical soils[J]. Soil & Tillage Research， 2016， 155： 35-44.

[8] MUKHERJEE A， LAL R. The biochar dilemma[J]. Soil Research， 2014， 52（3）： 217-230.

[9] 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.

[10] YAMATO M， OKIMORI Y， WIBOWO I F， et al. Effects of the application of charred bark of Acacia mangium on the yield of maize， cowpea and peanut， and soil chemical properties in South Sumatra， Indonesia[J]. Soil Science and Plant Nutrition， 2006， 52（4）： 489-495.

[11] 李志剛，張繼光，申國(guó)明，等. 煙稈生物質(zhì)炭對(duì)土壤碳氮礦化的影響[J]. 中國(guó)煙草科學(xué)，2016，37（2）：16-22.

LI Z G， ZHANG J G， SHEN G M， et al. Study on the effects of tobacco stem biochar on soil organic carbon and nitrogen mineralization[J]. Chinese Tobacco Science， 2016， 37（2）： 16-22.

[12] 張璐，任天寶，閻海濤，等. 不同有機(jī)物料對(duì)烤煙根際土壤碳庫(kù)、酶活性及根系活力的影響[J]. 中國(guó)煙草科學(xué)，2018，39（2）：39-45.

ZHANG L， REN T B， YAN H T， et al. Effects of different organic materials on rhizosphere soil carbon pool， enzyme activity and root activity of flue-cured tobacco[J]. Chinese Tobacco Science， 2018， 39（2）： 39-45.

[13] 葛少華，丁松爽，楊永鋒，等. 生物炭與化肥氮配施對(duì)土壤氮素及烤煙利用的影響[J]. 中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2018，24（2）：84-92.

GE S H， DING S S， YANG Y F， et al. Effects of mined application of biochar and nitrogen fertilizer on effective nitrogen in soil and nitrogen accumulation in flue-cured tobacco[J]. Acta Tabacaria Sinica， 2018， 24（2）： 84-92.

[14] CHEN J， LI S， LIANG C， et al. Response of microbial community structure and function to short-term biochar amendment in an intensively managed bamboo （Phyllostachys praecox） plantation soil： Effect of particle size and addition rate[J]. Science of the Total Environment， 2017， 574： 24-33.

[15] LEHMANN J， RILLIG M C， THIES J， et al. Biochar effects on soil biota-areview[J]. Soil Biol Biochem， 2011， 43（9）： 1812-1836.

[16] NOVAK J M， BUSSCHER W J， WATTS D W， et al. Short-term CO2 mineralization after additions of biochar and switchgrass to a typic kandiudult[J]. Geoderma， 2010， 154（3-4）： 281-288.

[17] CHENG C H， LEHMANN J， THIES J E， et al. Oxidation of black carbon by biotic and abiotic processes[J]. Organic Geochemistry， 2006， 37（11）： 1477-1488.

[18] HAMER U， MARSCHNER B， BRODOWSKI S， et al. Interactive priming of black carbon and glucose mineralisation[J]. Organic Geochemistry， 2004， 35（7）： 823-830.

[19] 張繼旭，張繼光，張忠鋒，等. 秸稈生物炭對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、土壤有機(jī)碳及酶活性的影響[J]. 中國(guó)煙草科學(xué)，2016，36（5）：16-21.

ZHANG J X， ZHANG J G， ZHANG Z F， et al. Effects of straw biochar on tobacco growth， soil organic carbon and soil enzyme activities[J]. Chinese Tobacco Science， 2016， 36（5）： 16-21.

[20] 張春，趙浩淳，郭濤，等. 生物炭用量對(duì)煙苗生長(zhǎng)的影響[J]. 煙草科技，2015，48（6）：9-12，26.

ZHANG C， ZHAO H C， GUO TAO， et al. Influences of biochar application rate on tobacco seedling growth[J]. Tobacco Science & Technology， 2015， 48（6）： 9-12， 26.

[21] 趙殿峰，徐靜，羅璇，等. 生物炭對(duì)土壤養(yǎng)分、烤煙生長(zhǎng)以及煙葉化學(xué)成分的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，23（3）：85-92.

ZHAO D F， XU J， LUO X， et al. Effect of biochar on soil nutrients， growth and chemical composition of tobacco [J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinic， 2014， 23（3）： 85-92.

[22] 邢光輝，典瑞麗，陳光輝，等. 施用生物炭對(duì)烤煙根系生長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)性狀的影響[J]. 作物研究，2016，30（5）：549-554.

XIN G H， DIAN R L， CHEN G H， et al. The effects of biochar application on root growth and economic characters of tobacco[J]. Crop Research， 2016， 30（5）： 549-554.

[23] 毛家偉，張錦中，張翔，等. 豫東煙區(qū)生物炭對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及經(jīng)濟(jì)性狀的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（35）：13516-13517.

MAO J W， ZHANG J Z， ZHANG X， et al. Influence of biocarbons on growth and economic characters of tobacco in east Henan tobacco producing regions[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences， 2013， 41（35）： 13516-13517.

[24] 王毅，宋文靜，吳元華，等. 小麥秸稈還田對(duì)烤煙葉片發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的影響[J]. 中國(guó)煙草科學(xué)，2018，39（2）：32-38.

WANG Y， SONG W J， WU Y H， et al. Effects of returning wheat straw to soil on leaf development， yield and quality of tobacco[J]. Chinese Tobacco Science， 2018， 39（2）： 32-38.

[25] 肖佳冰，張文靜，李莉，等. 生物炭不同用量對(duì)烤煙外觀質(zhì)量、化學(xué)成分和經(jīng)濟(jì)性狀的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科

學(xué)，2016，48（3）：82-85.

XIAO J B， ZHANG W J， LI L， et al. Effects of different biochar application rates on appearance quality， chemical compositions and economic characters of flue-cured tobacco[J]. Shandong Agricultural Sciences， 2016， 48（3）： 82-85.

[26] 肖戰(zhàn)杰，肖佳冰，李莉，等. 不同生物炭施用量對(duì)烤煙中性致香成分與評(píng)吸質(zhì)量的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，27（12）：69-73.

XIAO Z J， XIAO J B， LI L， et al. Effects of different biochar application rates on neutral aroma components and smoking quality of flue-cured tobacco[J]. Acta Agriculturae Jiangxi， 2015， 27（12）： 69-73.

[27] 李嶺，劉冬，呂銀斐，等. 生物炭施用對(duì)鎘污染土壤中烤煙品質(zhì)和鎘含量的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2014，29（2）：228-232.

LI L， LIU D， LV Y F， et al. Effect of adding biochar to cd contaminated tobacco soil on flue-cured tobacco quality and cd content[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica， 2014， 29（2）： 228-232.

[28] 高林，王瑞，張繼光，等. 生物炭與化肥混施對(duì)烤煙氮磷鉀吸收累積的影響[J]. 中國(guó)煙草科學(xué)，2017，38（2）：19-24.

GAO L， WANG R， ZHANG J G， et al. Effects of mixed application of biochar and chemical fertilizers on uptake and accumulation of nitrogen， phosphorus and potassium in flue-cured tobacco[J]. Chinese Tobacco Science， 2017， 38（2）： 19-24.

[29] KHAN T F， AHMED M M， HUQ S M I. Effects of biochar on the abundance of three agriculturally important soil bacteria.[J]. Journal of Agricultural Chemistry and Environment， 2014， 3（2）： 31-38.

[30] TAN X， LIU Y， ZENG G， et al. Application of biochar for the removal of pollutants from aqueous solutions[J]. Chemosphere， 2015， 125： 70-85.

[31] QIAN K， KUMAR A， ZHANG H， et al. Recent advances in utilization of biochar[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews， 2015， 42： 1055-1064.

[32] ZIMMERMAN A R， GAO B， AHN M-Y. Positive and negative carbon mineralization priming effects among a variety of biochar-amended soils[J]. Soil Biol Biochem， 2011， 43（6）： 1169-1179.

[33] SWIFT R S. Sequestration of carbon by soil[J]. Soil Science， 2001， 166（11）： 858-871.

[34] PENG X， YE L L， WANG C H， et al. Temperature- and duration-dependent rice straw-derived biochar： Characteristics and its effects on soil properties of an Ultisol in southern China[J]. Soil & Tillage Research， 2011， 112（2）： 1591-66.

[35] AHMAD M， RAJAPAKSHA A U， LIM J E， et al. Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water： A review[J]. Chemosphere， 2014， 99： 19-33.

[36] YANG Y N， SHENG G Y. Enhanced pesticide sorption by soils containing particulate matter from crop residue burns[J]. Environmental Science & Technology， 2003， 37（16）： 3635-3639.

[37] TATARKOVA V， HILLER E， VACULIK M. Impact of wheat straw biochar addition to soil on the sorption， leaching， dissipation of the herbicide （4-chloro- 2-methylphenoxy） acetic acid and the growth of sunflower[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2013， 92： 215-221.

[38] SOHI S P. Carbon Storage with Benefits[J]. Science， 2012， 338（6110）： 1034-1035.

[39] YU X Y， MU C L， GU C， et al. Impact of woodchip biochar amendment on the sorption and dissipation of pesticide acetamiprid in agricultural soils[J]. Chemo- sphere， 2011， 85（8）： 1284-1289.

[40] 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.

[41] ZHANG P， SHENG G Y， FENG Y C， et al. Role of wheat-residue-derived char in the biodegradation of benzonitrile in soil： nutritional stimulation versus adsorptive inhibition[J]. Environmental Science & Technology， 2005， 39（14）： 5442-5448.

[42] HALE S E， LEHMANN J， RUTHERFORD D， et al. Quantifying the total and bioavailable polycyclic aromatic hydrocarbons and dioxins in biochars[J]. Environmental Science & Technology， 2012， 46（5）： 2830-2838.

[43] COWIE A L， DOWNIE A E， GEORGE B H， et al. Is sustainability certification for biochar the answer to environmental risks？[J]. Pesquisa Agropecuaria Brasileira， 2012， 47（5）： 637-648.

[44] LYU H， HE Y， TANG J， et al. Effect of pyrolysis temperature on potential toxicity of biochar if applied to the environment[J]. Environmental Pollution， 2016， 218： 1-7.

[45] KUSMIERZ M， OLESZCZUK P， KRASKA P， et al. Persistence of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in biochar-amended soil[J]. Chemosphere， 2016， 146： 272-279.

[46] OLESZCZUK P， JOSKO I， KUSMIERZ M. Biochar properties regarding to contaminants content and ecotoxicological assessment[J]. Journal of Hazardous Materials， 2013， 260： 375-382.

[47] VENEGAS A， RIGOL A， VIDAL M. Viability of organic wastes and biochars as amendments for the remediation of heavy metal-contaminated soils[J]. Chemosphere， 2015， 119： 190-198.

[48] STEFANIUK M， OLESZCZUK P， BARTMINSKI P. Chemical and ecotoxicological evaluation of biochar produced from residues of biogas production[J]. Journal of Hazardous Materials， 2016， 318： 417-424.

[49] LIESCH A M， WEYERS S L， GASKIN J W， et al. Impact of two different biochars on earthworm growth and survival[J]. Annals of Environmental Science， 2010， 4（1）： 1-9.