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科技農報》生物炭大解密:沙漠也能種樹的肥料界新星

科學研究證實這種「炭」的混合物,由於其中的酸性物質都被高溫分解,只留下鹼性成分,因此非常適合改善土壤酸化的問題。此外,生物炭的孔隙比普通土壤粒子間的孔隙還大,因此具有保水功能,近年來被譽為土壤肥料界的新星!

編譯:Angus/編輯:柴幗馨、林韋佑

生物炭(Biochar)是一種土壤改良劑,通常農民藉由焚燒稻桿、樹皮等農業廢棄物,讓碳元素經過熱裂解之後,形成活性較穩定的「炭」。科學研究證實這種「炭」的混合物,由於其中的酸性物質都被高溫分解,只留下鹼性成分,因此非常適合改善土壤酸化的問題。此外,生物炭的孔隙比普通土壤粒子間的孔隙還大,因此具有保水功能,近年來被譽為土壤肥料界的新星!

然而,施用生物炭能幫助植物生長的詳細作用機制是什麼,對產量又有多少貢獻,目前還缺乏科學數據支持。2016年6月日本永續資源研究中心的研究人員發現:低溫(200 °C–300 °C)熱裂解的生物炭,能有效改善非洲波札那地區貧脊的土壤。除了改善土讓性質、增加土壤的保水能力之外,田間試驗也證實,混和了生物炭的土壤,能提高痲瘋樹的生物產量,促進植物生長。研究結果刊登在「自然-科學」報導(Scientific Reports)中。

圖片來源:維基百科

在非洲的乾旱地區,由於土地貧脊,只適合痲瘋樹生長,並將其作為生物燃料使用。本研究的目的,即希望利用生物炭改善土壤理化性質,增加痲瘋樹的生物量(biomass)。

為了研究生物炭對貧脊土壤的改良效果,研究人員將痲瘋樹,分別種在混合生物炭的土壤,以及沒有混合生物炭的土壤上;藉由評估痲瘋樹的生物量,比較生物炭改良土壤的效果。為了維持試驗的精確性,使用的土壤也是來自非洲波札那,一個幾乎寸土不生、土質接近沙子的極端貧脊區。

研究結果顯示,生物炭能增加土壤的保水力,而這也是影響痲瘋樹生物量的關鍵。土壤中增加5%的生物炭,保水力就能增高5%以上;同時土壤的物理性,如應力結構及穩定性也更好。換句話說,土壤結構在受到擠壓後,粒子間隙變小,保水力下降;混合了生物炭之後,粒子間隙能夠更快地回到正常,維持保水力。


另一方面,土壤的化學性質,例如鉀、磷、硫,這三種植物生長必須的元素,其含量在土壤混合生物炭之後也都顯著增加。土壤混合生物炭後,痲瘋樹的莖則長得更粗壯,根系也越長;而植株吸收磷肥的能力更強,鎂離子的吸收率則下降(註)。

註:過去文獻證實,鎂離子是抑制痲瘋樹生長的因子


這些證據都顯示,生物炭不但能改善土壤的物理性質、化學性質、也能有效增進痲瘋樹吸收磷肥的能力,促進植株生長,並提高痲瘋樹的生物量。

除此之外,生物炭還能提升土壤中的乳酸與醋酸,這兩種能夠促進植物生長的有機酸含量。同時,也可使土壤中微生物的含量增加,例如喜好分解乳酸的細菌。研究者主持人認為:土壤中的生物炭,可能可以改變土壤中有機酸含量,影響微生物的生長。因此,生物炭如何影響植物與微生物的交互作用,將是未來的研究重心。

資料來源: 每日科學 June 17, 2016   Improving poor soil with burned up biomass

本文經授權轉載自科技農報 生物炭大解密:沙漠也能種樹的肥料界新星

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