综述：推动环境可持续性发展：生物炭的生产、特性、应用及其新兴的纳米生物炭潜力

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Advancing Environmental Sustainability: Biochar Production, Properties, Applications, and the Emerging Potential of Nano-Biochar

生物炭通过热解生物质制备，具有高比表面积、孔隙性和阳离子交换能力，可提升土壤肥力、保水及微生物活性，促进作物生长，但过量应用会导致pH失衡和养分固定化抑制发芽。纳米生物炭因其更强的吸附性和反应性，在养分保持、酸碱中和、微生物群落促进及污染物固定方面更具潜力，但存在生态安全风险如生物毒性、养分失衡及污染物迁移问题。研究需优化制备工艺、长期田间验证及制定安全标准。

　　

摘要

生物炭（BC）是一种通过生物质热解产生的富碳材料，在农业和环境修复领域受到了广泛关注。其优异的物理化学性质——包括高表面积、多孔性、阳离子交换能力和多种官能团——有助于提高土壤肥力、增强养分保持能力、增加水分保持量以及提升微生物活性。这些优势最终通过促进光合作用、增强抗氧化防御机制、促进渗透调节物质积累和调节激素水平来支持植物生长。然而，过量施用生物炭可能会由于pH值失衡和养分固定作用而对种子发芽及养分吸收产生负面影响。纳米技术的最新发展为生物炭带来了改进，纳米生物炭（nano-BC）作为生物炭的纳米级衍生物，具有更高的反应性、表面积和吸附能力。纳米生物炭在养分保持、中和土壤酸性、促进有益微生物群落形成以及固定环境污染物方面展现出更强的潜力。尽管如此，人们仍对生态安全性存在担忧，例如可能对土壤生物造成毒性、导致养分失衡以及污染物重新释放等问题。此外，在某些条件下，其强烈的吸附作用可能会限制必需养分的有效性。本文综述了当前关于生物炭和纳米生物炭的生产、表征及应用的研究进展，重点探讨了它们在提高作物产量、改善土壤性质、减轻环境污染以及增强气候适应性方面的作用。同时，文章也指出了新兴的风险、尚未解决的知识空白，并强调了优化生产过程、进行长期田间验证以及制定安全有效应用规范的必要性。旨在为生物炭和纳米生物炭的可持续研究和实际应用提供全面的参考。