⽣物碳“太⽜逼”！不知道就亏⼤了！
☉⽣物碳—⿊⾊黄⾦
⽣物碳质指⽣物质在缺氧条件下燃烧或热解产⽣的含碳物质，其中含有碳化组分(⿊碳)和⾮碳化组分(天然有机质)，其来源⼴泛(如秸秆焚烧和森林⼤⽕),⼤量积累于⼟壤等环境，对⼟壤中有机污染物的迁移转化及⽣物有效性产⽣重要影响。
☉⽣物碳-历史
⽣活在巴西亚马逊河流域的⼈们长期使⽤⼀种特殊的肥料。
这种肥料来源于当地，具有极强的恢复贫瘠⼟壤肥⼒的能⼒。当地⼈把它称为“印第安⼈的⿊⼟壤”。它多产、肥沃，与当地稀疏、贫瘠的⼟壤形成鲜明的对⽐。这种⿊⼟壤在⼀些地区可以延绵⼏公顷，但是⽬前还没有⼈知道这些神秘的⿊⼟壤到底是什么。有⼈猜测它是⽕⼭岩，或者是古代湖泊的沉积物，⼜或者是很久以前植被腐烂后的残留物。但很少有⼈会认为它是⼈为制造⽽成的。
现代研究证明，⿊⼟壤是2500年，甚⾄6000年以前由⽣活在亚马逊流域的⼈们制造的。⼀般认为，他们使⽤的材料包括动物粪便，鱼，动物⾻头和植物废物。但是⽣产⿊⼟壤最关键的原料，也是⿊⼟壤之所以呈现⿊⾊的原因，是⽊炭的使⽤。
⿊⼟壤中的⽊炭可以使⼟壤肥⼒维持⼀个世纪之久。⼏个世纪以来，⽣活在南美亚马逊流域的⼈们都靠这些原⽣态材料制造“⿊⼟壤”来肥沃⼟地。⼏千年过去了，那⼉的⼟壤不需耕耘灌溉，依旧⼗分肥沃。
佐治亚⼤学的科学家Steiner解释道： “千百年过去，这个区域依旧沃⼟依然，那是因为⼟壤中富含碳元素。” 因此，⽣物碳这⼀科学概念的提出，使⼈们看到了⽆需砍伐森林也可开拓农耕地的希望。
☉⽣物碳-优点
近年来，科学家研究发现，⽣物炭能够提⾼农业⽣产率，减少对碳密集肥料的需求。其中，⽊炭碎料的孔洞结构更能容易的聚集营养物质和有益微⽣物，从⽽使⼟壤变得肥沃，利于植物⽣长，实现增产的同时让农业更具持续性。更令⼈惊奇的是，⽣物炭能够把碳锁定在⽣物群内，⽽⾮让它排放到空⽓中。
英国环保⼤师詹姆斯拉夫洛克称，⽣物炭是减轻灾难性⽓候变化的唯⼀希望。这些优点使其⽇益成为科学家研究的热点之⼀。
⊙⽣物碳的概念
⽣物碳是⼀种碳含量极其丰富的⽊炭。它是在低氧环境下，通过⾼温裂解将⽊材，草，⽟⽶秆或其他农作物废物碳化，即在没有氧⽓的情况下燃烧，最终形成⽊炭这种碳的稳定形式。
⼟地中⾃然存有⼤量的碳元素，但是这些碳是不稳定的，受⽓候影响会释放⼆氧化碳。⽽⽣物碳则可以固定碳元素长达⼏百年。因此，充分利⽤⽣物碳可降低⼤⽓中⼆氧化碳的含量。
⽣物碳基本上都是纯碳，埋藏在地下可以⼏百年甚⾄上千年都不会消失，这就相当于把碳封存在⼟壤中。
同时，⽣物碳中有许多微孔，这就为聚集营养物质和有益微⽣物创造了条件。⽣物碳的这⼀特点，使其不但能够补充⼟壤的有机物含量，同时还能有效地保存⽔分和养料，提⾼⼟壤的肥⼒。对于农业⽣产和环境⽓候都是有益的。
⽣物碳可以保护环境。鉴于其⾼含碳量和多孔的特性，它不仅可提⾼⼟壤蓄⽔储养的能⼒，还可保护⼟壤中的微⽣物。它像⼀个地下碳⽔槽，锁住⼆氧化碳，最终达到增加作物产量的效果。
美国国家海洋与⼤⽓局的统计数据显⽰，从20世纪80年代开始，⼤⽓中的⼆氧化碳含量就以惊⼈的速度攀升。⼋⼗年代的⼆氧化碳含量以每年百万分之⼀点五的速度上涨，⽽⾃2000年以来，这个速度被改写⾄每年百万分之⼆！
⽽⽣物碳则可吸收有机物质腐烂时释放⾄⼤⽓的⼆氧化碳；并帮助植物有效储存其光合作⽤所需的⼆氧化碳。通过这两种⽅式，⽣物碳起到了洁净空⽓的作⽤。
Christoph Steiner是⽣物碳领域的学科带头⼈。
他说：“⼟地中⾃然存有⼤量的碳元素，但是这些碳是不稳定的，受⽓候影响会释放⼆氧化碳。⽽⽣物碳则可以固定碳元素长达⼏百年。因此，充分利⽤⽣物碳可降低⼤⽓中⼆氧化碳的含量。”
根据美国国家航空宇航局的科学家James Hann的研究，如果⽣物碳可在全球范围内有效使⽤，那么⼤⽓中的⼆氧化碳含量可在50年内降低百万分之⼋。
⽣产⽣物碳过程中产⽣的副产品，对环境保护和能源⽣成也是⼤有益处的。⽣成过程中约1/3原料变为⽣物碳，1/3可被再加⼯⽤于发电，另1/3则可成为原油。⽣产时释放出的⽓体可被⽤于发电，⽽其他⼀些副产品可⽤于制药。
★⽣物碳-未解之谜
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关于⽣物碳，还有许多未解之谜。例如，为什么它能改善⼟壤？
当前的研究表明，⼟壤施⽤⼀定量的⽣物碳后，⼀⽅⾯，酸性⼟壤的通过提⾼pH 值从⽽⼟壤肥⼒得到增强，另⼀⽅⾯，借助其阳离⼦吸附从⽽使⼟壤营养物质的持有量得到增加。与此同时，⼟壤中的微⽣物群落组成情况和数量也会改变，因此也就间接地对此⼟壤上⽣长的植物产⽣了影响。
⼤部分的国外研究成果显⽰，在⼟壤中添加⽣物碳会增加⼟壤微⽣物量，⼟壤中的微⽣物群落组成结构和⼟壤酶活性会有明显的变化。同时，研究发现添加⽣物炭后，微酸性⼟壤和碱性⼟壤中的微⽣物量碳含量能够得到提升。
其实，⽣物碳的使⽤⼀直伴随着⼈类的农业发展历程，⽽对⽣物碳的研究，早在20世纪80年代国外就已经有了⼀定的进展，但其农⽥⼟壤中的研究对象主要为增加农作物产量，如⽇本在1994年就有研究报道关于⽣物碳对柑橘⽣长的影响。
另外，随着⽣物碳施加量的增多，⼟壤重要酶活性的持续时间会有⼀定地延长，当施加⾼量（5%)⽣物碳时，⼟壤酶活性在50d仍能保持峰值。
⽬前，科学界普遍认为⽣物碳在农业上的应⽤对促进⼟壤固碳、改善⼟壤健康、提⾼作物品质具有重要的意义。
⽣物碳产品的品质受⽣物质材料、制备技术等⽅⾯的影响。⼀般来说，良好的⽣物碳制品在制备完成后，其在⼟壤中的应⽤主要的功能成分由三部分组成：稳定的⽀架碳、⼩分⼦的有机碳以及吸附的丰富矿质元素。
其中，⽀架碳是⽣物碳的主体，主要是由单质碳或类似⽯墨结构的芳⾹碳组成。这⼀部分碳的可溶性极低，溶沸点极⾼，具有⾼度羧酸酯化、芳⾹化结构和脂肪族链状结构，因此使⽣物碳具备了极强的吸附能⼒和抗氧化能⼒。
这⼀部分碳结构保留了原⽣物质的细微孔隙结构（如下图所⽰），具有较⼤的⽐表⾯积，因此具有强烈的吸附性，能够吸附重⾦属、农残等污染物，从⽽减少植物对这些污染物的吸收；这些孔隙还能吸附植物⼀时不能利⽤的氮素养分，后期再缓慢地释放供给植物，从⽽提⾼氮肥的利⽤率；同时，这部分⽀架碳也
可以吸收⽔分⼦进⼊⼩孔中，当⼲旱发⽣时，⼩孔可以保护⽔分⼦不被迅速的蒸发，从⽽有了保持⽔分的效果。另外，这部分⽀架碳也能为⼀些有益菌提供⽣长繁殖的空间，犹如庇护所⼀般让有益菌免受外在环境的胁迫，从⽽促进有益菌在植物根系的定植，提⾼微⽣物菌肥的效果。
图1⽵制⽣物碳扫描电⼦显微镜图像。a：⽵制⽣物碳横切⾯；b：⽵制⽣物炭纵切⾯。
图1⽵制⽣物碳扫描电⼦显微镜图像。a：⽵制⽣物碳横切⾯；b：⽵制⽣物炭纵切⾯。
第⼆部分是⽣物碳在制备过程中的⼀些⼩分⼦的有机碳，这部分碳是⽣物炭中的活性成分。它们被吸附在⽀架碳上，能够被植物和微⽣物所利⽤，被植物直接吸收利⽤可以促进植物⽣长；被微⽣物利⽤可以促进微⽣物的繁殖。⼀般⽣物碳肥料使⽤后马上表现出的效果往往是由这部分⼩分⼦碳所提供的。
第三部分是⽣物碳中包含的矿质元素成分。由于⽣物碳是从植物煅烧⽽成的，植物中所含有的⼀些Ca、Mg、K、Si等⼤中量营养元素和Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素均保留在⽣物碳中，在施⼊⼟壤后可以补充⼟壤中的矿物质养分。另外，由于这部分营养元素⼀般以碱性形式存在，因此，也具有改良⼟壤酸性的作⽤。
因此，我们从以上介绍中可以看出，⽣物碳产品所具有的保⽔保肥、改良⼟壤和促进植物⽣长的效果是由于⽣物炭所固有的性质所决定的。特别是在⽬前我国⼟壤⾯临的⼟壤酸化、肥料利⽤率低、重⾦属污染风险问题上，⽣物碳肥料产品将会发挥重要的作⽤。
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