Biochar in Ecological Restoration of Degraded Lands, Soil Health, and Food Crops Safety
Prabhat Kumar
综述农业废弃物生物炭修复退化土壤、提升作物产量与食品安全的研究进展与挑战。
综述农业废弃物生物炭（ARBC）及纳米生物炭在土壤修复中的应用与标准化方法。
ARBC可改善土壤理化性质、微生物酶活与氧化应激耐受，但施用规范与长期风险仍待解决。
可开展田间尺度ARBC长期施用生命周期评估与生态风险研究，并制定标准化施用方案。
系统综述农业废弃物生物炭在退化土地修复、土壤健康与作物安全中的作用，方法学与结论具参考价值，但属综述类论文，产业落地影响有限。
摘要：农用化学品的集约化农业，加之“民族农业系统”或轮作制刀耕火种（Jhum）土地中的生物质燃烧，使全球农业生态系统承受着土壤退化与边缘土地扩张的压力，进而引发粮食安全和公共卫生安全方面的挑战。物理化学处理方法的紧迫局限性，凸显了对定制或工程化生物炭（biochar）的探索需求。然而，在“农业废弃物衍生生物炭（Agricultural-residues-derived-Biochar, ARBC）”生产中，大量产生的农业废弃物的利用在生态修复土壤健康方面尚缺乏充分研究。应用ARBC可通过治理重金属/类金属污染和恢复土壤肥力来实现土地修复。因此，本综述旨在运用标准方法学，填补ARBC介导的土壤质量改良、作物产量提升及食品安全保障方面现有的知识空白。结果表明，农业废弃物生物炭通过调控土壤理化特性、微生物酶及氧化胁迫耐受机制来促进土壤修复。此外，操控纳米生物炭的技术经济进展可增强ARBC作为“缓释养分肥料”、碳封存生物制剂、金属生物吸附剂的效能，共同促成“气候变化韧性智慧农业”。而且，ARBC改良的“农业生态系统工程”用于土地生态修复，与多项“可持续发展目标”（SDGs）的实现相契合。然而，在应用方案、生物炭剂量优化、标准化原料选择、生物炭老化过程中污染物释放等方面存在的局限性，共同制约了ARBC应用的长期可扩展性。总之，有针对性的未来研究，设计标准化方法以考察“生命周期评估”及反复长期可扩展使用生物炭可能带来的生态风险，可应对这些挑战。优先开展商业ARBC应用的田间尺度研究，并与技术经济、科学、纳米技术、生物技术及风险评估进展相协调，有望修复退化土地，助力实现农业系统的可持续性范式。