從國際會議看生物炭研究及產業(yè)發(fā)展動態(tài)

王成己 王義祥 葉菁 林怡 黃毅斌

摘?要：我國農業(yè)發(fā)展已處于歷史轉折和變革期，綠色低碳發(fā)展成為新時期農業(yè)發(fā)展方向。在此背景下，加強耕地保護和質量提升，推進農業(yè)廢棄物資源化利用，加快化肥農藥減施增效、農業(yè)面源和重金屬污染綜合防治與修復等成為農業(yè)發(fā)展的重大議題。生物炭是生物質材料在厭氧高溫條件下熱裂解產生的高度芳香化的富碳物質，其獨特物理和化學性質使其在土壤、環(huán)境和生態(tài)等領域具有廣泛應用價值，成為土壤和農業(yè)可持續(xù)管理的重要途徑。通過對第一屆生物炭研究與應用國際研討會進行總結與評述，對會議涉及到的生物炭制備及材料、生物炭與農業(yè)、生物炭與生態(tài)環(huán)境、生物炭與碳氮循環(huán)、生物炭與黑土地保護等領域的最新進展做了簡要概括，對今后生物炭領域的研究熱點進行了展望，以期為生物炭研究及產業(yè)發(fā)展提供參考。

關鍵詞：生物炭;研究動態(tài);產業(yè)發(fā)展;述評;國際會議

中圖分類號：S 154?文獻標志碼：A?文章編號：0253-2301（2019）10-001

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2019.10.001

Abstract： China′s agricultural development has been in the historical transition and transformation period， green and low-carbon development has become the direction of agricultural development in the new period. In this context， strengthening the protection and quality improvement of cultivated land， promoting the resource utilization of agricultural wastes， accelerating the reduction of fertilizer and pesticide application and the high efficiency， and conducting the comprehensive prevention and restoration of agricultural non-point source and heavy metal pollution have become major issues in agricultural development. Biochar was a highly aromatic carbon-rich substance produced by thermal cracking of biomass materials under anaerobic high temperature conditions. Its unique physical and chemical properties made it widely used in soil， environment and ecology， and has become an important approach for the sustainable management of soil and agriculture. By summarizing and reviewing the first international symposium on biochar research and application， the latest advances in biochar preparation and materials， biochar and agriculture， biochar and ecological environment， biochar and carbon and nitrogen cycle， biochar and blackland conservation were briefly summarized， and the research hotspot in the field of biochar was prospected， so as to provide reference for biochar research and industry development.

Key words： Biochar; Research trends; Industrial development; Review; International conference

我國農業(yè)發(fā)展已處于歷史轉折和變革期，農業(yè)結構改革已成為國家戰(zhàn)略發(fā)展需要，綠色低碳發(fā)展成為新時期農業(yè)發(fā)展方向。在此背景下，加強耕地保護和質量提升，推進農業(yè)廢棄物資源化利用，加快化肥農藥減施增效、中低產田改良、農業(yè)面源和重金屬污染綜合防治與修復等成為重大科研攻關和技術模式創(chuàng)新的重要內容和議題。

生物炭（biochar，又稱生物質炭、生物黑炭等）是生物質材料在厭氧高溫條件下熱裂解產生的高度芳香化的富碳物質[1]，其獨特物理和化學性質使其在土壤、環(huán)境和生態(tài)等領域具有廣泛應用價值。生物炭技術所能發(fā)揮的支撐性作用使其成為土壤和農業(yè)可持續(xù)管理的重要途徑[2]，也因此吸引了全世界的目光。由《BIOCHAR》編輯部牽頭組織，沈陽農業(yè)大學、中國土壤學會主辦，遼寧省生物炭工程技術研究中心、中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所、遼寧綠色農業(yè)技術中心協(xié)辦，沈陽市科學技術協(xié)會資助支持的“第一屆生物炭研究與應用國際研討會”于2019年9月20日至23日在遼寧沈陽召開。本次會議的主題為“生物炭與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展”，旨在為國內外同行搭建溝通平臺，交流生物炭研究的最新進展，切實推動生物炭在耕地質量提升、環(huán)境保護、生態(tài)建設，特別是東北黑土地保護等方面的應用。

會議以主旨報告、大會報告、分會報告、研究生專場及墻報交流等形式進行。共有來自19個國家和地區(qū)的636名專家、學者、研究生及企業(yè)代表參與（以正式會務手冊為準）。與會機構主要以高校和研究院（所）為主，一些知名的生物炭企業(yè)也參與了本次會議。本次會議共設立1個主會場、5個分會場、3個研究生專場;共有151個口頭報告，50份墻報和8家企業(yè)展覽;收到論文摘要131份。會議圍繞生物炭制備及材料、生物炭與農業(yè)、生物炭與生態(tài)環(huán)境、生物炭與碳氮循環(huán)、生物炭與黑土地保護等議題進行專題研討和深入交流，充分展示了生物炭研究在國際上的學術影響力。筆者有幸參加本次會議，并就生物炭改良煙田土壤及提升煙葉品質等內容進行交流。本文就本次會議所反映的生物炭最新研究進展及產業(yè)動態(tài)進行總結，以期為生物炭研究及產業(yè)發(fā)展提供參考。

1?參會人員及其分布

根據(jù)會議舉辦方《會務手冊》提供的信息，本次會議共有來自中國大陸、美國、澳大利亞、韓國、巴基斯坦、比利時、德國、芬蘭、英國、埃及、丹麥、俄羅斯、加拿大、日本、塞爾維亞、新加坡、新西蘭、中國香港、中國臺灣等國家或地區(qū)的225個機構共636名專家、學者、研究生及企業(yè)代表參與（表1）。中國大陸地區(qū)有186個機構的590名代表參與會議。參與機構和人數(shù)較多的國家還有美國、澳大利亞、韓國、巴基斯坦等。

參與這次會議的中國大陸機構中，人數(shù)排名靠前的機構分別為地方大學（指非211和985工程大學）、生物炭企業(yè)、地方科研機構（指省市級科研機構）、211工程大學、985工程大學、中國科學院、中國農業(yè)科學院等（表2）。地方大學中涉農高校參會人數(shù)居多，其中沈陽農業(yè)大學參會人數(shù)最多。生物炭企業(yè)是本次會議的一大亮點，共有31家企業(yè)的45位代表參與會議，說明生物炭產業(yè)化程度有了很大提高。地方科研機構主要以省級農業(yè)科學院為主。211工程大學有南京農業(yè)大學、華中農業(yè)大學、華南農業(yè)大學、西南大學等，其中華中農業(yè)大學參會人數(shù)最多。985工程大學有清華大學、浙江大學、上海交通大學、南開大學、中國農業(yè)大學、西北農林科技大學等，其中中國農業(yè)大學參會人數(shù)最多。中國科學院的參會單位有南京土壤研究所、沈陽應用生態(tài)研究所、城市環(huán)境研究所、地球化學研究所等。中國農業(yè)科學院的參會單位有農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所、農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所、煙草研究所、農田灌溉研究所等。此次會議，985工程大學、中國科學院及中國農業(yè)科學院等國家級教學及科研機構參會人數(shù)較2018年在廣東佛山舉行的“第四屆亞太生物質炭國際會議”及2017年在湖北武漢召開的“生物質炭與生態(tài)功能學術研討會”等會議有明顯增加，說明生物炭研究的學術影響力在不斷擴大，并且生物炭基礎研究在不斷深入。

2?大會主題報告

本次會議邀請中國工程院陳溫福院士、張福鎖院士作大會主旨報告，14名國內外知名專家及企業(yè)代表作大會報告，分享各自最新的研究進展，并就當前生物炭產業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及瓶頸問題深入交換意見。

2.1?主旨報告

沈陽農業(yè)大學陳溫福院士作了題為“生物炭：為了更好的未來”的主旨報告。報告認為，生物炭是實現(xiàn)綠色發(fā)展、固定二氧化碳、提供高質量農業(yè)投入和產品的友好選擇;生物炭技術是實現(xiàn)農業(yè)新的高水平平衡的可行途徑，特別是當談到供給側結構性改革時，生物炭在中國的意義更大。因此，為了更好地利用秸稈，克服環(huán)境問題，陳溫福院士提出了基于生物炭的綜合利用路線圖：即在分散式生物炭生產網(wǎng)絡基礎上，開發(fā)生物炭基肥料和土壤改良劑，提高土壤肥力，實現(xiàn)農業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

中國農業(yè)大學張福鎖院士在作題為“農業(yè)向綠色發(fā)展轉變”的主旨報告中指出，多年來中國糧食產量僅僅靠化肥、灌溉、塑料薄膜和其他化學品等資源的大量投入來保證，中國農田土壤酸化明顯，從20世紀80年代到21世紀初，土壤pH值平均下降0.5個單位，這主要是由于過量使用氮肥造成的。因此，農業(yè)向綠色、低碳發(fā)展轉變迫在眉睫，生物炭產業(yè)大有作為。

2.2?大會報告

來自國（境）內外的14名知名專家及企業(yè)代表作了大會報告。韓國高麗大學Yong Sik Ok教授介紹了智能生物炭技術的發(fā)展機遇。美國馬薩諸塞大學邢寶山教授介紹了生物炭在可持續(xù)作物生產和土壤應對氣候變化中的作用。德國伍珀塔爾大學Jrg Rinklebe教授介紹了生物炭對水稻土中有毒元素的固定作用，認為生物炭可作為一種非常有效的鈍化稻田土壤重金屬和有毒物質的材料。澳大利亞新南威爾士大學Lukas Van Zwieten教授回顧了15年的生物炭研究成果，認為生物炭不是魔法，但是了解它的特性可為農業(yè)提供解決土壤問題的新工具，生物炭在土壤碳庫周轉和養(yǎng)分循環(huán)過程中可發(fā)揮重要作用。英國愛丁堡大學Ondrej Masek教授介紹了英國生物炭研究中心在生物炭標準制定方面的工作及其在國際科學研究中的應用情況。韓國漢陽大學Ki-Hyun Kim教授分享了生物炭、活性炭等先進功能材料的空氣凈化性能。澳大利亞紐卡斯爾大學Nanthi Bolan教授總結了生物炭的多功能應用：碳儲存、土壤修復、水質凈化、催化劑、動物飼料、提高土壤生產力和作物產量等。

中國科學院南京土壤研究所張佳寶研究員介紹了提高我國糧食主產區(qū)旱地土壤生產力的技術及作用機理。沈陽農業(yè)大學汪景寬教授分享了中國黑土地區(qū)耕地質量與推廣技術。天津大學陳冠益教授介紹了應用功能導向的生物質熱解方法制備生物炭的技術。中國農業(yè)大學林啟美教授認為生物炭改良作用是增加土壤有機質的一個解決方案。

來自合肥德博生物能源科技有限公司趙成武經(jīng)理介紹了高價值生物質炭化技術及應用。承德華凈活性炭有限公司張鵬遠經(jīng)理預測了木質活性炭的未來發(fā)展行情。浙江長三角聚農科技開發(fā)有限公司于晨旭教授分享了生物炭生產自動化移動工廠的設計與開發(fā)技術。

3?分會場專題報告

本次會議在大會報告之后，設置了5個分會場，來自國（境）內外的96名專家、學者、企業(yè)代表圍繞生物炭制備及材料、生物炭與農業(yè)、生物炭與生態(tài)環(huán)境（無機污染/有機污染）、生物炭與碳氮循環(huán)、生物炭與黑土地保護等專題展開研討及深入交流（表3）。

3.1?生物炭制備及材料

本專題共有21名專家作報告，其中，國（境）外專家7名，國（境）內專家14名。生物質材料及炭化條件不同，生物炭性質及其施用效應也會存在差異[3]。因此，創(chuàng)新生物炭制備及利用方法具有重要意義。近年來，生物炭在解決全球生態(tài)環(huán)境安全與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面的作用已獲得普遍認可，被學術界譽為“黑色黃金”，許多國家都成立了專門的機構來研究生物炭理論與應用前景。

新西蘭奧克蘭大學Ajit Sarmah教授從宏觀到納米尺度介紹了生物炭利用的創(chuàng)新方法。韓國世宗大學Hocheol Song教授分享了多功能生物炭的制備及其在環(huán)境治理中的應用情況。華北電力大學王祥科教授介紹了碳基納米材料的合成及其在污染治理中的應用，認為納米材料與技術是實現(xiàn)環(huán)境污染物分離與提取的重要途徑。

研究表明，雞糞、秸稈等長期施入可導致設施土壤重金屬不同程度的積累，產生污染并增加其生態(tài)風險[4]?？股刈鳛轱暳咸砑觿┍粡V泛應用于動物養(yǎng)殖業(yè)，從而進入食物鏈，人類大量使用抗生素帶來的抗生素抗性基因的擴散和傳播普遍存在，已開始威脅到全球人群的健康[5]。朱永官等[6]對養(yǎng)豬場豬糞、豬糞生產的堆肥以及施堆肥后的土壤樣品進行抗性基因分析，并檢測到幾乎涵蓋目前已知絕大多數(shù)抗生素類型的149種抗性基因，抗生素和抗性基因（耐藥性）污染已經(jīng)成為一個全球性的環(huán)境健康問題。因此，利用作物秸稈及畜禽糞便來制備生物炭，必須考慮其原料及生物炭施用所帶來的環(huán)境和生態(tài)風險。

3.2?生物炭與農業(yè)

生物炭在農業(yè)中的應用是近年來的研究熱點。本專題共有21名專家作報告，其中，國（境）外專家6名，國（境）內專家15名。韓國延世大學Sang Soo Lee教授介紹了基于生物炭的土壤改良對水資源安全的保障。日本九州大學Yoshiyuki Shinogi教授介紹了生物炭對適應性農業(yè)的挑戰(zhàn)。美國路易斯安那州立大學農業(yè)中心Jim J Wang教授系統(tǒng)介紹了功能化生物炭在農業(yè)和環(huán)境方面的應用情況，提出生物炭在農業(yè)和環(huán)境領域的發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)：（1）各類農業(yè)廢棄物生物炭增值產品開發(fā)呈指數(shù)式增長;（2）具有較高經(jīng)濟價值的專用產品;（3）肥料、環(huán)境修復、廢物管理和養(yǎng)分回收;（4）增值生物炭的穩(wěn)定性和可重用性;（5）增值和功能化生物炭的生態(tài)毒性;（6）生物炭在水生環(huán)境的應用。

近年來，煙稈炭化還田受到業(yè)界高度重視，這是因為煙稈含有大量病原菌而不能直接還田，因此將煙稈炭化并用于煙田土壤改良[7-8]、煙草連作障礙調控[9]及青枯病防控[10]，具有重要的現(xiàn)實意義。隨著生物質熱裂解技術及產業(yè)化水平的提高[11]，社會各界對生物炭特性的認知程度不斷提高，以“三聚環(huán)保模式”為代表的農作物秸稈炭化還田-土壤改良技術得到廣泛應用[12]，成為土壤可持續(xù)管理的重要途徑。因此，從某種程度講，“炭基農業(yè)”時代已經(jīng)來臨。

3.3?生物炭與生態(tài)環(huán)境

本專題分為無機污染和有機污染兩個子專題。無機污染子專題有21名專家作報告，其中，國（境）外專家5名，國（境）內專家16名;有機污染子專題有11名專家作報告，其中國（境）外專家2名，國（境）內專家9名。

在無機污染子專題，美國佛羅里達大學高斌教授分享了工程生物炭特性及其在水、土、氣凈化和痕量揮發(fā)物去除中的應用情況。浙江大學陳寶梁教授從材料到設備的角度介紹了生物炭的多重和多層結構及其潛在的環(huán)境應用效應[13]。上海交通大學曹心德教授的報告區(qū)分了生物炭還原Cr（VI）的電子供體和介導機制，認為生物炭具有豐富的供/受電子能力，在還原Cr（VI）過程中，土壤中的鐵、有機酸和細菌都參與了電子傳遞過程，從而影響了Cr（VI）的還原速率。鐵生物炭通過對鐵（0）的還原能力和對無定形鐵礦物的吸附能力來固定土壤。廣東省生態(tài)環(huán)境技術研究所李芳柏研究員詳細解讀了用于重金屬污染控制的ZVI@biochar（零價鐵生物炭）的設計原理及應用情況，認為生物炭是一種很有前途的金屬固定器，ZVI@biochar的協(xié)同效應遠遠大于它們本身。同時認為生物炭改良土壤可能會增加二次環(huán)境風險，如果釋放到土壤溶液中，將會增加對稻米的生物有效性，因此，利用生物炭改良水稻土應慎重考慮。

在有機污染子專題，南開大學孫紅文教授詳細介紹了生物炭與有機污染物的相互作用及其在農田污染修復中的應用，認為吸附機理取決于化學性質，對于極性化學物質，中等溫度的生物炭可能表現(xiàn)出最高的吸附能力;生物炭與土壤組分的相互作用使生物炭在土壤中的吸附能力隨時間的增加而降低，高溫生物炭可以通過催化水解和氧化來促進有機污染物的化學降解;低溫生物炭可以通過增加微生物的豐度來促進生物降解。昆明理工大學潘波教授介紹了生物炭的反應性及其在有機污染物去除中的應用。

生物炭表面持久性自由基在Cr（VI）去除過程中的生成和消亡為持久性自由基在環(huán)境中的轉化提供了重要的參考價值。近年來，我國學者在生物炭對有機污染物遷移轉化[14]及生物炭表面環(huán)境持久性自由基在去除Cr（VI）過程中的轉化[15]等方面取得了重要研究進展。

3.4?生物炭與碳氮循環(huán)

本專題共有9名專家作報告，其中，國（境）外專家3名，國（境）內專家6名。浙江大學徐建明教授解讀了生物炭對土壤N2O排放和微生物氮循環(huán)基因的影響，認為無論水分水平和N形態(tài)如何，生物炭會增加反硝化基因的豐度，即nirK、nirS和nosZ，從而增加N2O排放;隨著生物炭芳香度的增加或熱解溫度的升高，其N2O排放和反硝化基因減少，易礦化碳的去除也會使N2O排放和反硝化基因減少。澳大利亞格里菲斯大學徐志宏教授就開發(fā)和應用基于生物炭的新型解決方案和技術進行詳細解讀，包括用于食品安全和環(huán)境未來的生物炭研究與應用技術、具有成本效益的生物炭解決方案及技術、基于科學的生物炭標準開發(fā)和應用（1.0版）等，從而在控制土壤-植物生態(tài)系統(tǒng)中碳和營養(yǎng)物質的關鍵生物地球化學循環(huán)方面，增進對生物產品和技術關鍵機制的理解。

3.5?生物炭與黑土地保護

本專題共有13名專家作報告，其中，國（境）外專家7名，國（境）內專家6名。德國尤里希研究中心Roland Bol教授做了題為“優(yōu)化肥料，從頭開始”的報告，認為磷肥中鈾的濃度是評價土壤中鈾積累的主要影響因素;土壤中鈾的積累也受到農業(yè)管理（磷肥施用量、土地利用類型）、土壤理化性質的影響，這些因素應在政治層面加以考慮和調整，以限制施肥引起的鈾污染所造成的環(huán)境風險。華盛頓州立大學Markus Flury教授介紹了生物炭粒徑對砂土、粉砂壤土和黏土保水性能的影響。莫斯科蒂米爾亞澤夫農業(yè)科學院Lvan Vasenev教授介紹了俄羅斯黑土的智能管理、監(jiān)測和保護工作，對我國東北地區(qū)黑土地利用和保護具有重要借鑒意義。

中國農業(yè)大學李保國教授在“中國的土壤退化、水資源短缺和糧食安全”的報告中，認為中國未來的糧食安全在于：（1）在保護土壤資源基礎上，大幅度提高作物水分生產力;（2）開發(fā)符合可持續(xù)發(fā)展目標的區(qū)域化精準農田水土管理技術;（3）提高并突破資源利用效率，以解決土壤-水-食物-環(huán)境的關系;（4）大力發(fā)展智慧農業(yè)。針對中國區(qū)域農業(yè)發(fā)展，李保國教授建議：東北地區(qū)要發(fā)展保護性耕作制度;華北地區(qū)應發(fā)展水分適應型輪作制度，提高產量、減少水分脅迫;東南地區(qū)應做好稻田土壤污染防治工作;西南地區(qū)應重視水土保持;西北地區(qū)則要做好鹽堿化治理和水土保持工作。中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所張旭東研究員作了題為“黑土資源安全與耕作制度改革”的報告，認為玉米秸稈覆蓋免耕可顯著提升黑土綜合功能：（1）顯著促進土壤有機質積累，遏制黑土退化;（2）改善土壤養(yǎng)分循環(huán)，降低養(yǎng)分損失，提高化肥利用率;（3）提高土壤水分保蓄能力，增加降水截獲，減少土壤蒸發(fā);（4）解決秸稈焚燒問題，降低面源污染;（5）農機-農藝結合為東北黑土的保護及可持續(xù)利用奠定了理論和技術基礎。

4?研究生專場

本次會議設置生物炭與農業(yè)、生物炭與生態(tài)環(huán)境、生物炭與農業(yè)環(huán)境3個研究生專場，來自華中農業(yè)大學、沈陽農業(yè)大學、天津大學、浙江省生物炭工程技術研究中心及英國愛丁堡大學等24個大學及科研機構的39名研究生作了口頭報告（表4），同時將口頭報告內容做成會議墻報，進行廣泛交流。會議主辦方組織專家對研究生口頭報告及墻報進行評審，并對優(yōu)秀口頭報告及墻報進行獎勵。

5?會議成果

本次會議共有102位國（境）內外知名專家、學者和企業(yè)高管就生物炭基礎理論研究、炭化裝備與工藝開發(fā)、生物質熱解示范工程建設、功能性生物炭材料制備、炭基產品研發(fā)、生物炭標準體系建設等內容作了精彩匯報，為生物炭在耕地質量提升、環(huán)境保護、生態(tài)建設特別是東北黑土地保護等方面的廣泛應用起到了積極推動作用。

與會專家認為，要保證糧食安全和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展，就必須遵循農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)規(guī)律，“取之于田、用之于田”，以生物炭產品為技術載體，補炭（碳）減氮（肥）、以炭（碳）鎖氮（肥）、活化磷鉀，實現(xiàn)秸稈的間接炭化還田改土，在秸稈、環(huán)境、耕地永續(xù)利用與糧食安全之間架起一座綠色、循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的橋梁。

會議期間，成立黑土國際研究合作聯(lián)盟（iRCN-BS）并發(fā)布宣言。黑土國際研究合作聯(lián)盟的代表，與世界主要機構和相關研究單位一起，共同宣布致力于世界范圍內黑土科學、技術與管理方面的合作研究。

本次會議由《BIOCHAR》編輯部牽頭組織，由沈陽農業(yè)大學主辦。《BIOCHAR》是我國乃至國際上第一份生物炭領域專業(yè)刊物，涵蓋農業(yè)科學、環(huán)境科學、材料科學等領域?？锵略O生物炭制備、生物炭材料、生物炭與可持續(xù)農業(yè)、生物炭與

生態(tài)環(huán)境、生物炭與氣候變化、生物炭與農村發(fā)展等欄目。本次會議的主題和議題與《BIOCHAR》的辦刊方向和欄目設置高度契合，充分說明《BIOCHAR》期刊和本次會議對生物炭研究的引領作用。作為本次會議的牽頭組織者，《BIOCHAR》編輯部為全球學者搭建了一個高效優(yōu)質的學術交流平臺，而本次會議也必將促進《BIOCHAR》期刊傳播和辦刊質量的進一步提升，二者有效結合取得了雙贏效果。

6?展望

生物炭是個新興的研究領域，涵蓋農業(yè)科學、環(huán)境科學、材料科學等學科。多年來，廣大科研人員和企業(yè)界人士致力于生物炭研究和產業(yè)創(chuàng)新，并取得一些積極成果[16]。本次會議涵蓋了國（境）內外生物炭從研究到應用的各個層面，是一次開放、互享、共贏的盛會。通過廣泛交流和深入探討，真實展現(xiàn)了當前生物炭研究與應用領域的最新成果，也基本探明制約生物炭產業(yè)發(fā)展的關鍵問題所在，為未來研究指明了方向。

6.1?生物炭制備及材料

（1）生物質材料及炭化條件不同，生物炭性質及其施用效應存在差異，應積極開展生物炭生產標準化、系統(tǒng)化研究;（2）改性生物炭在環(huán)境修復中得到了廣泛應用，但是生物炭改性費用較高，其潛在環(huán)境風險需要深入研究;（3）生物炭粉末無法從水或土壤中快速有效分離，使用后的生物炭粉末易造成二次污染;（4）高溫熱解制備過程導致生物炭表面含氧官能團分解，因而其對重金屬的吸附去除性能有限，如何實現(xiàn)生物炭與水體的快速分離以及提高生物炭的吸附性能是生物炭材料大規(guī)模應用的重大挑戰(zhàn)。

6.2?生物炭與農業(yè)

生物炭在改善酸性土壤、保持土壤水分、促進根際土壤微生物活性、增強土壤肥力和助力發(fā)展綠色可持續(xù)農業(yè)方面均有巨大應用潛力，但是生物炭對土壤的改良機理依然不明晰，其長效性如何也不清楚。因此，需要針對生物炭對不同類型土壤及作物的作用進行全面長期監(jiān)測，相關研究不應局限于實驗現(xiàn)象的重現(xiàn)與實驗規(guī)律的總結，應深入微觀層面詳細分析現(xiàn)象形成的機理。

6.3?生物炭與生態(tài)環(huán)境

目前在修復污染環(huán)境、凈化水質、抑制溫室效應、去除有機污染物、固定重金屬及有機固體廢物堆肥等方面取得了較好的發(fā)展，但是在土壤或水系中施入大量生物炭后其生態(tài)風險尚缺乏系統(tǒng)研究;畜禽糞便及其衍生產品中抗生素和抗性基因（耐藥性）污染已經(jīng)成為全球性的環(huán)境健康問題，必須考慮畜禽糞便原料及其炭化產品施用所帶來的環(huán)境和生態(tài)風險。因此，合理評價生物炭在農業(yè)和環(huán)境方面的生態(tài)風險具有重要意義。今后還要更多關注生物炭中持久性自由基的危險性。

6.4?生物炭與碳氮循環(huán)

目前在生物炭對土壤有機碳動態(tài)變化、團聚體組成、固碳增匯、土壤N2O排放、肥料利用率、硝化速率、NH4+/NH3吸附、NO3-吸附以及土壤微生物氮素固持等方面已經(jīng)取得很多進展。但是，田間施用生物炭作為土壤改良材料，仍需根據(jù)不同土壤條件、氣候類型綜合考慮，其對土壤的長期培肥及作物增產效果，仍有待長期定位試驗進行驗證。

6.5?生物炭與黑土地保護

建議在iRCN-BS聯(lián)盟體系下，優(yōu)先開展導致黑土肥力降低的關鍵因素、如何修復退化黑土等方面的研究。要持續(xù)發(fā)展保護性耕作制度，提高作物秸稈覆蓋免耕的農學及環(huán)境效應。利用秸稈資源優(yōu)勢大力推廣“農作物秸稈炭化還田-土壤改良技術”，推動農業(yè)“綠色、低碳、高效”發(fā)展。

6.6?生物炭產業(yè)發(fā)展

目前，生物炭企業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，但存在生物炭生產標準不統(tǒng)一、產品質量不統(tǒng)一現(xiàn)象，相關企業(yè)應積極響應國家政策，和科研機構合作開展生物炭及炭基肥生產標準化、系統(tǒng)化研究及應用。

參考文獻：

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（責任編輯：柯文輝）