生物炭大解密：沙漠也能種樹的肥料界新星

生物炭大解密：沙漠也能種樹的肥料界新星

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。今年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。

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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