综述：用于土壤修复和气候适应性作物生产的农业废弃物生物炭：一项为期五年的全球评估

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Agro-Waste Biochar for Soil Restoration and Climate-resilient Crop Production: a Five-year Global Review

农业废弃物热解制备生物炭可改善土壤物理化学性质（孔隙率提升9-25%，有机碳增加10-30%），促进作物增产（7-20%）并固碳减排。其效果受原料类型（20种）、热解条件及土壤气候协同作用影响显著，但规模化生产、成本控制及长期效益评估仍存挑战，需制定区域化应用指南和长期田间试验方案。

　　

摘要

土壤退化和气候变化日益威胁全球粮食安全，尤其是在那些因焚烧农作物残余物而加速养分流失和温室气体（GHG）排放的地区。通过控制热解将农业废弃物转化为生物炭提供了一种可持续的废物利用途径，这种生物炭可作为土壤修复、污染控制和气候智能农业的多功能改良剂。本综述综合了2020年至2025年间发表的200多篇经过同行评审的研究，涵盖了20种土壤、作物和温室气体指标，涉及多种原料、热解条件和土壤系统。研究表明，农业废弃物制成的生物炭显著改善了土壤的物理、化学和生物特性：增加了孔隙度（9–25%）、持水能力（13–45%）、阳离子交换能力（15–40%）和土壤pH值（0.3–1.2单位），同时降低了土壤容重（7–20%），从而提高了特定作物的产量（7–20%）。此外，生物炭的应用减少了养分流失、固定了污染物，并促进了微生物活动，其稳定的芳香碳成分有助于长期碳封存和减少温室气体排放。然而，这些益处很大程度上取决于原料类型、热解条件、施用剂量以及土壤与气候的相互作用。尽管取得了这些进展，但在扩大生产规模、降低成本、确保长期土壤效益以及建立监管标准方面仍存在挑战。因此，本综述表明，当根据当地土壤和气候条件调整原料、热解条件及施用剂量时，农业废弃物衍生的生物炭是一种有效的土壤修复和气候缓解策略，同时强调需要进行长期田间试验和制定区域特定指南以支持大规模应用。

图形摘要

土壤退化和气候变化日益威胁全球粮食安全，尤其是在那些因焚烧农作物残余物而加速养分流失和温室气体（GHG）排放的地区。通过控制热解将农业废弃物转化为生物炭提供了一种可持续的废物利用途径，这种生物炭可作为土壤修复、污染控制和气候智能农业的多功能改良剂。本综述综合了2020年至2025年间发表的200多篇经过同行评审的研究，涵盖了20种土壤、作物和温室气体指标，涉及多种原料、热解条件和土壤系统。研究表明，农业废弃物制成的生物炭显著改善了土壤的物理、化学和生物特性：增加了孔隙度（9–25%）、持水能力（13–45%）、阳离子交换能力（15–40%）和土壤pH值（0.3–1.2单位），同时降低了土壤容重（7–20%），从而提高了特定作物的产量（7–20%）。此外，生物炭的应用减少了养分流失、固定了污染物，并促进了微生物活动，其稳定的芳香碳成分有助于长期碳封存和减少温室气体排放。然而，这些益处很大程度上取决于原料类型、热解条件、施用剂量以及土壤与气候的相互作用。尽管取得了这些进展，但在扩大生产规模、降低成本、确保长期土壤效益以及建立监管标准方面仍存在挑战。因此，本综述表明，当根据当地土壤和气候条件调整原料、热解条件及施用剂量时，农业废弃物衍生的生物炭是一种有效的土壤修复和气候缓解策略，同时强调需要进行长期田间试验和制定区域特定指南以支持大规模应用。

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