生物炭对氮（N）的影响
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有机物由包含氨基酸、胺和氨基糖等结构的多种氮组成。当有机质热解时，这些结构凝聚形成杂环氮结构，这些惰性N不能直接用于植物生长。尽管某些生物炭(如粪肥)总N含量很高，达6.4g/kg，但是其矿化态氮(氨氮和硝氮)含量...
有机物由包含氨基酸、胺和氨基糖等结构的多种氮组成。当有机质热解时，这些结构凝聚形成杂环氮结构，这些惰性N不能直接用于植物生长。尽管某些生物炭(如粪肥)总N含量很高，达6.4g/kg，但是其矿化态氮(氨氮和硝氮)含量甚微，同土壤中矿质N相比可以忽略不计f34l。因此从供N角度来讲，生物炭能提高土壤有机氮含量，并不能直接提供植物生长的矿质氮。生物炭施入土壤改变N素的循环提高了N素的有效性，主要是通过改变N素的持留和转化来实现的:一方面利用其多孔特性和巨大的比表面积吸附持留N素物质，另一方面改变了土壤理化性质，直接或间接地影响N素周转过程中微生物多样性、丰度及活性，继而影响土壤N素物质循环。
研究表明生物炭对N素(NH3和NH#具有较强的吸附作用。生物炭对氨气(NH3)具有明显吸附作用，其吸附能力受原材料和制备温度的影响显著。Asad。等[f3sl研究发现高温制备的生物炭不利于其对NH3的吸附作用，原因是随着热解温度的升高，生物炭表面酸性官能团数量减少，对NH3的反应能力减弱。Doydor。等fs}l研究发现，酸性生物质炭与畜禽堆肥混合施入土壤，可降低土壤NH3损失50%以上。最近Taghizadeh等fs}l对生物炭吸附的N进行同位素标记实验，结果表明标记N在空气中是稳定不易挥发的，施入土壤又可以被植物所利用，植物叶片和根对吸附NH3利用率为20%一40%，这说明生物炭通过吸附NH3降低了N素损失的同时，还提高N素的利用率。Chen等f3Al通过砂陪实验证实了生物炭对NH3/NH犷具有较强的吸附作用，可以降低土壤气态氨氮损失。但是生物炭的吸附作用只有在接近中性(pH=7或8)时才发挥出来。当pH=5时，由于生物炭添加降低了体系的酸度引起了氨氮的大量挥发，而当pH=9时，土壤的氨氮已经挥发了，生物炭作用微乎其微。因此生物炭对土壤氨态氮作用受pH的影响显著。Spoka、等f3al总结了生物炭对NH3的吸附机理:①多孔结构对NH3吸附;②生物炭中碳基同氨形成酞胺化合物。同样的，生物炭的吸附实验也表明生物炭能明显吸附土壤溶液中的NHQ，降低土壤N素的流失和对附近水体的污染风险[3A,39}。Sarkhot等认为生物炭通过阳离子交换作用吸附NH犷,300℃硬木生物炭对NH犷吸附量为5.4mg/g，吸附的NH犷24h解吸量只有9%-22%。因此生物炭可以作为养殖场废水中NH犷的有效吸附剂。关于生物炭能否吸附N03目前的研究结论并不统一。值得注意的是，生物炭本身对N03的吸附能力有限，但是经过改性或者活化的生物炭却能显著增加其对NO歹的吸附作用[az}。如Chintal。等研究表明，经过浓HCl活化后的生物炭其比表面积和表面电荷有显著的提高，因此其吸附N03的能力也明显增强。有研究表明于生物炭为带负电荷的基团，其阳离子交换量要高于阴离子交换量，因此生物炭主要吸附阳离子而不能吸附阴离子网。除生物炭的吸附实验外，近年来通过淋溶实验表明，添加生物炭后对土壤N素的淋滤损失具有一定的控制作用fast。Zhang等fast通过70天的观察实验，发现在表层土添加0.5%的竹制生物炭后，可以减缓NHQ向深层土壤纵向迁移。在土柱淋溶实验当中，可以通过添加生物炭来减少由于淋滤而累积损失的NH犷，如添加生物炭的处理，在20cm深处的NH犷损失降低了15.2%oI}ameyam。等[a}〕的研究表明高温(800℃)生物炭更有利于N03的吸附，可以降低小麦根系N03的流失率，同时提高小麦对氮肥的利用率。Dempster等fail田间实验表明，表层(1一10cm)添加25t/hmz的生物炭可以降低砂质土壤氨氮(14%)和硝氮(28%)的淋出。Sik。等[4A}的研究显示，同对照相比，生物炭(0.5%,2.5%,10%,w/w(生物炭质量/土壤质量))显著降低氨氮累积淋出量(12%,50%和86%)和硝氮累积淋出量(26%，42%和96%)。但是令人吃惊的是土壤交换性氨氮和硝氮却分别降低13%一49%和21%-79%。研究结果表明尽管生物炭降低土壤氨氮和硝氮的淋出，但是同时也降低土壤中可交换氮的含量，因此生物炭添加后土壤N素平衡或归趋函需进一步研究。生物炭除了直接吸附NH犷/NH3，降低N的损失提高利用率外，生物炭加入土壤中还能够促进土壤中NH犷向N03一转化，促进土壤N的转化提高了N的生物有效性网。这种现象可能有以下几种原因:①生物炭加入土壤能够吸附酚类化合物(能够抑制硝化作用)，从而间接促进硝化作用[fsol②生物炭通过提高土壤氨氧化细菌的丰度间接促进NH犷向N03催化氧化[fsil③生物炭提高土壤中硝化细菌的活性，促进了硝化反应的进程。值得注意的是，生物炭并不总能促进土壤N素的循环，有时没有作用，甚至有负作用。如Deenik等研究认为生物炭含有的挥发性物质可以刺激微生物活动，从而导致土壤有效N降低，同时降低植物N素吸收，抑制作物生长，甚至施肥也会如此。Nelson等fszl研究认为，以20g/kg的比例向土壤中添加生物炭，则会使N的可利用性降低5一10mg/kgoStreubel。等研究表明在没有外源N
