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摘 要：该文从生物炭作为基质、改良土壤、增加植物产量、提高植物观赏价值、作为建筑材料、降低维护成本、固碳减排等方面介绍了生物炭在园林环保领域的应用进展，分析了当前生物炭在实际应用中存在的问题，并提出了今后的研究方向。
关键词：生物炭;园林环保;研究进展
中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）12-0090-05
Abstract： With the developing of biochar′s research and application， the research and application of biochar in garden landscaping were carried out gradually. The main advanced research and application of biochar and its role in garden landscaping were introduced， including acting as substrates， improving soil， increasing plant yield， increasing plant ornamental value， acting as building materials and reducing maintenance costs， etc. Finally， the current problems of biochar in landscaping applications were pointed out and the directions of future research were brought forward.
Key words： Biochar; Landscaping and environmental protection; Research progress
Lehmann和Joseph將生物炭定义为“一个含有丰富碳元素的生物质（如木材、粪肥或叶子）在一个极少或无空气的密闭装置中加热后生成的物质。”生物炭的主要元素组成为碳，大约占总质量分数的66.6%～87.9%。生物炭表面含有大量的含氧活性基团及孔隙度大的特征，使其应用范围广，可作为替代活性炭及其他碳材料的环境友好型材料。
1 生物炭研究进展
1.1 来源 生物质通过热分解转化为气体、生物油和生物炭，其中气体和生物油可以代替化石燃料，而生物炭则被应用于环境、农业及绿化等领域。生物质不仅包括活的生物体如植物、动物，还包括动物的排泄物、污泥及废弃的木材等[1]。
1.1.1 农作物秸秆 农作物秸秆是最常见的生物炭原材料，其特点是碳含量较高。我国每年都会产生大量的农作物秸秆，但其资源化利用率较低，秸秆生物比表面积大、空隙结构复杂、官能团丰富，是优良的吸附剂和催化剂[2]。秸秆生物炭可用于重金属修复、有机物修复、改良土壤、减少温室气体排放等领域。
1.1.2 畜禽粪便 畜禽粪便也是常见的生物炭的原材料，粪便生物炭制品的碳含量低于秸秆生物炭，但其含有大量的羧基、羟基、羰基等官能团，具有良好的吸附性能和稳定性[3]。
1.1.3 餐厨垃圾 餐厨垃圾来自于公共食堂、家庭、餐饮行业等在餐前及餐后产生的食品残余，含有大量的蛋白质、碳水化合物和脂类，是制备生物炭的优质原料。餐厨垃圾的产生量大，2018年全国共产生10800万t，同比增长8.3%，据预测未来我国餐厨垃圾将持续增加。目前，对餐厨垃圾的处置主要有焚烧和填埋，但这些技术在处理过程中均会造成二次污染，目前将餐厨垃圾热解制成生物碳是一种环境友好型处理技术[4]。
1.1.4 污泥 污泥是在工业及生活废水处理工艺中产生的副产物，目前我国产量不断增高，在2018年我国污水处理厂共产生污泥5665万t，大量污泥亟需进行处置及利用。当前，对污泥的处置主要包括焚烧和填埋，而污泥热解制备生物炭技术因为具有能够减少能耗、控制重金属溢出等优点而受到广泛关注[5]。污泥制生物炭制品不仅可实现资源化利用，还可以降低污泥中的重金属活性及生物有效性[6]。
1.1.5 园林废弃物 是指园林植物自然凋落或人工修剪所产生树叶，枝条，残花和果实等的植物残体，其具有较高的碳含量，是制备生物炭的优良原材料。园林废弃物生物炭制品可吸附水体中的重金属，且不同原材料的园林废弃物生物炭制品、同一原材料的不同部位的生物炭制品对重金属的吸附效率不同[7]。
1.2 作用 生物炭制备价格低廉、对环境友好，有多种用途，如土壤修复，废物管理，减少温室气体排放和能源生产等。
1.2.1 去除土壤及水体重金属 生物炭与重金属可以通过阳离子-π作用、离子交换、络合反应、共沉淀反应、氧化还原作用和静电吸附等方式将土壤或水体中的重金属脱附达到去除重金属的目的[8]。
1.2.2 去除土壤及水体有机物 生物炭可吸附土壤中农药残留，例如可提高异丙隆吸附5倍，在吸附的同时减少农药的生物有效性，从而减少对生态系统的毒害;在水环境中生物炭可减少农药淋溶到地下水中的量[9]。
1.2.3 改良土壤 生物炭容重低、粘性低，有增加盐基饱和度、孔隙度、持水量、阳离子交换容量和保持土壤养分的能力，从而达到改善土壤质地和耕地性能。
1.2.4 增加土壤碳库并减少温室气体排放 生物炭被固定到土壤中以后，会对土壤肥力产生积极影响[10]。生物炭的高持水能力可以增加土壤中碳的保留能力;生物炭中高浓度的钾含量可以抑制产甲烷微生物的活性，减少甲烷的排放;生物炭可提高土壤pH，加强氧化亚氮（N2O）还原酶的活性，抑制N2O产生量;有些生物炭还可以释放一些有毒有害物质对微生物产生毒害，影响温室气体的排放;生物炭可提供电子穿梭体，与促进温室气体产生的微生物竞争电子，达到减少温室气体排放的目的[11]。 2 生物炭在园林环保领域应用
2.1 作为基质
2.1.1 育苗 生物炭目前已广泛应用于设施栽培和无土栽培，主要是利用其保水保肥特性，可减缓土传疾病、连作障碍、次生盐碱化等[12]。无土栽培基质中添加生物炭，可以增加盐基饱和度、孔隙度、持水量、阳离子交换容量，保持土壤养分，调节微生物群落组成以及控制土传疾病的危害。生物炭中营养物质的流失速度快，可以给植物补充养分[13];生物炭的加入可调节基质的pH和电导率，改善空心菜在基质栽培的生长环境;在绣球的培育过程中加入含生物炭的基质，可以提高基质的持水能力，进而降低灌溉频率;将生物炭与其他基質混合，可以促进番茄幼苗的发育;木材制成的生物炭可在不影响盆栽植物生长的情况下代替20%的泥炭基质[14]。
2.1.2 绿色屋顶生长介质 屋顶绿化是指在各类建筑、构筑物的屋顶或露天区域种植绿色植物（树木或花卉）的园林工程。在绿化区域需要施加肥料，减少营养素流失显得至关重要[15]。用生物炭作为绿色屋顶基质的优点在于：（1）在酸雨产生的地区，生物炭的加入可以提高酸雨的pH;（2）生物炭通过物理、化学、生物的作用，可以减少屋顶径流量和体积;（3）改善径流水质，减少水中污染物（有机物、重金属）的含量;（4）供给植物生长所需营养。值得注意的是其还可以避免产生氮、磷等污染源。在意大利北部城市一项添加生物炭的屋顶绿化研究中证明，生物炭可滞留水分、延迟滞留时间[16]。
2.1.3 垂直绿化栽培 垂直绿化由于垂直空间的关系，其基质一般需要具有固定植物、保持水分、质地轻的特性，而基质的养分流失快一直是困扰垂直绿化的难题之一。垂直绿化的基质保肥性的开发是其推广与开发的重点。生物炭的保水保肥性能好、通气性强的特点，使其成为垂直绿化基质的良好材料。研究表明，在垂直绿化中添加稻壳生物炭后，基质的孔隙度较高，全磷的流失速率较快，可以及时提供养分给植物;少量稻壳生物炭的加入，可改善基质的物理结构，延长有效养分的供给[13]。
2.1.4 商业草坪 商业草坪在草皮移植过程中要切除表层的土壤，从而造成土壤有机质及肥力的下降。在草坪土壤中添加生物炭，可改善草皮的健康状况：在土壤中添加生物炭，可促进植物的生长和减缓养分的流失[17]。
2.1.5 海绵城市 在多雨季节，短时间内大量降水造成城市内涝现象时有发生，我国自2014年起推出海绵城市的城市雨洪管理理念，其目的是减少城市径流，减缓污染物下渗。将生物炭作为海绵城市雨水滞留池填料可吸附污染物质，减少径流量和延缓雨水的下渗。研究表明，生物炭大量的毛管孔隙可有效储存水分，减少填料总磷的含量，因此，可将生物炭作为填料滞留池[18]。生物炭还可加入城市中树木种植的树坑中，作为基质的成分加入后，可以减少城市径流及污染物的下渗[19]。
2.2 改良土壤 生物炭改良土壤的机制在于：（1）生物炭可以帮助保持水分和养分;（2）生物炭持水能力提高，使得植物灌溉频率下降;（3）生物炭可以增加水胁迫抗性;（4）生物炭可以提供一些营养物质。主要应用包括以下几个方面：
2.2.1 改良盐碱土壤 生物炭中含有大量的钾、镁、磷等，可以在改良盐碱土壤，生物炭∶土壤为1∶5添加到园林植物土壤中时，可使多年生木本植物的根系变粗大，并增加植物的抗性[20]。
2.2.2 改良污染土壤 生物炭去除土壤中的重金属及有机物，可以减少污染物质对植物的毒害及植物的吸收量。2.2.3 修复退化土壤 生物炭可以调复垦土壤中植物的成活率和生长量，并改善土壤的质量[21]。
2.2.4 增加土壤肥力 添加生物炭可以减少土壤酸度提高pH，降低土壤密度，增加土壤含水量，增加土壤养分。稻壳制成的生物炭的养分含量丰富，且全磷流失速率较快，需及时给植物补充养分[13]。
2.2.5 对土壤微生物的影响 生物炭可以增加溶解性有机碳、氮、磷，进而影响微生物的群落[22];生物炭可促进有益于植物生长的微生物（假单胞细菌、芽孢细菌和木霉菌等）的生长，其多孔结构可以为微生物提供良好的生存繁殖环境[12]。有研究表明，3%生物炭可减少71%～74%的变形菌，而对假单胞菌属的细菌及真菌没有影响[11];生物炭加入土壤可抑制土壤细菌和真菌引起的植物土传病害，将有机废料制成的生物炭加入土壤可抑制立枯丝核菌引起的黄瓜猝倒病[12];生物炭的加入可以降低西红柿和甜椒叶面致病真菌（灰霉病和白粉）的发病率;最近也有研究表明，加入生物炭后反而会增加微生物引起的一些疾病，比如，50%（V/V）生物炭加入到多种土壤中可以增加致病性致死腐霉（Pythium ultimum）的丰度;生物炭的添加可能潜在地影响土壤中氮碳和磷循环相关的某些微生物的生长[11];在杉木人工林土壤施用300℃杉叶炭生物炭，提高了土壤细菌的丰度，而添加其他生物炭则降低了细菌丰度。
2.2.6 作为缓释肥料载体 由于生物炭比表面积大，土壤持水量大，其一方面可以延缓肥料的释放，另一方面增加了土壤养分吸附交换，从而增加了土壤养分是良好的缓释肥料载体。
2.3 增加植物生物量 生物炭可增加土壤孔隙度、提高土壤含水量、增加土壤养分，进而有利于植物生长[23]。Meta研究表明，生物炭可以提高树种幼苗生长量[24]，增加生物量[25]。研究表明，当泥炭基质中加入生物炭的量大于25%，对植物生长的促进作用明显[26];覆盖生物炭可以土壤促进紫娇花和北美海棠生长[27];在室温条件下，添加生物炭到盆栽土壤中，具有低密度和高孔隙度的生物炭可提高罗勒和生菜的生物量[25];生物炭可以提高植物抗水的抗胁迫能力[28]，进而间接也促进植物的生长;生物炭可提高植物的光能和水分利用率，有效地改善黄连木的光合生理特性，从而促进植株生长[29]。
2.4 减少植物病害 基质或土壤中加入生物炭可以使植物免受化感物质的毒害;生物炭可防止一些土传病害（病原菌分泌的致病因子）引起的植物病害;生物炭还能诱导植物产生对病害的抗性。研究表明，土壤中添加生物碳后，紫娇花的黄叶、枯叶及不良长势下降20%～100%;北美海棠的不良长势、枯枝率和根基萌芽下降50%～80%[27];加入30%生物炭可以减少幼苗的根区萎蔫率;较低浓度（≤1%）生物炭的常常抑制几种疾病对植物病害[26];连续2年施加灌溉5%的生物炭在土壤可增加植物的防御能力，从而减少北美红栎（Quercus rubra）[15]和红花槭（Acer rubrum L.）植物的患病率[30]。 2.5 提高植物观赏价值 添加生物炭的土壤或者基质，可以改善植物的生长状态，减少不良长势的概率，增加观赏性[31]。钱新锋研究表明，土壤表面覆盖生物炭可以促进紫娇花和北美海棠的生长，降低紫娇花的黄叶、枯叶和不良长势，降低北美海棠的不良长势和枯枝率和根基萌芽[27];添加生物炭的培养基质簕杜鹃冠幅提高40.1%，3叶片叶绿素值提高25.2%;在基质中添加生物炭和腐殖酸，可增加龟背竹的观赏性;加入生物炭可以提高观赏植物矮牵牛和天竺葵的高度及开花数目[32];新加坡二级城市树种雨树萨满和白树属多花植物，在生物炭和堆肥混合施加后植物的高度增高[33];加入生物炭后觀赏植物竹芋荚株高，冠宽度，叶片分别增加89.1%、31.1%、94.1%[34];在美国红枫幼苗基质中添加不同含量生物炭，会使土壤养分、幼苗养分和植株体内多种色素含量均发生变化，其叶片变色较快，呈色最红，红叶持续时间长，适合后期观赏[35]。
2.6 作为建筑材料 生物炭可以添加入水泥、隔音材料或者玻璃里，提高建筑材料的实用性。虽然水泥中加入生物炭还未被量产，但研究表明，水泥的机械性能和耐久性在加入生物炭后均有所提高。生物炭颗粒的大小可影响水泥的流体性能、强度及渗透性：大的孔隙度生物炭（直径2～100um）加入水泥浆时，不影响水泥的水化作用;小的孔隙度生物炭（直径小于2um）可提高水泥水化初期的强度及密度;生物炭混合氧化镁及低灰分的大米秸秆[24]添加进水泥，均可来调剂水泥材料的自发缩小现象;提前浸泡好的生物炭颗粒加入水泥后可减少其吸水性，水的渗透深度可增加60%[32，36];加入生物炭或者生物炭全部替代水泥的超高强度混凝土经电镜扫描发现：生物炭可以增加混凝土相互之间的作用：水泥水合物沉积物的表面及生物炭表面孔隙表面具有致密界面过渡区，进一步说明生物炭可改进水化作用。除此之外，自然陶土和生物炭混合加入到隔音材料里，可以提高材料对水蒸气的耐受性[37];生物炭加入玻璃纤维混合材料里，降低阻尼率并增加储能模量到4GPa，并在体积比为10%生物炭时的刚度最大[38]。
2.7 降低维护成本 对于公路两侧及难抵达的区域植物维护成本高。生物炭可以提高品种的越冬能力，强化树木承受灰尘、风、雨雪伤害的能力，减少维护次数，降低维护成本。在芬兰中南部城市图尔库为了视觉上的美观，在一条繁忙的高速公路两侧以污水污泥和落叶制成生物炭堆肥消化后当作生长介质，种植多年生草本植物、观赏草和灌木，经过2个生长季的持续观测发现生物炭没有影响灌木的生长，但是可增加草本植物的越冬性[39]。
2.8 增加土壤固碳能力，减缓温室效应 生物炭应用于松树森林土壤中可降低31.5%的二氧化碳（CO2）排放量[40];鸡粪制成的生物炭可显著促进森林土壤吸收甲烷[41];竹叶制成的生物炭可显著降低人工林地板栗林区土壤N2O的排放量[42-43]。因此，生物炭可以降低林地土壤温室气体的排放，从而减缓温室效应。
3 展望及建议
综上，生物炭在园林环保领域应用中具有积极作用并且具有广阔的应用前景，但对于生物炭的标准化方面尚有所欠缺。因此，提出以下建议：
（1）由于制备原料和制备条件的不同，今导致生物炭产率、理化性质以及使用过程中产生的效果不尽相同，因此，应将生物炭原料和制备条件标准化;
（2）不同应用场景对生物炭功能需求不同，因此，应将生物炭的应用标准化，并在应用过程中不断优化生物炭各项指数指标。
（3）生物炭作为建筑材料的研究尚处在实验室研究阶段，在今后的研究中，可根据项目的需求，结合实验室研究成果合理使用。
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关键词：生物炭;园林环保;研究进展
中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）12-0090-05
Abstract： With the developing of biochar′s research and application， the research and application of biochar in garden landscaping were carried out gradually. The main advanced research and application of biochar and its role in garden landscaping were introduced， including acting as substrates， improving soil， increasing plant yield， increasing plant ornamental value， acting as building materials and reducing maintenance costs， etc. Finally， the current problems of biochar in landscaping applications were pointed out and the directions of future research were brought forward.
Key words： Biochar; Landscaping and environmental protection; Research progress
Lehmann和Joseph將生物炭定义为“一个含有丰富碳元素的生物质（如木材、粪肥或叶子）在一个极少或无空气的密闭装置中加热后生成的物质。”生物炭的主要元素组成为碳，大约占总质量分数的66.6%～87.9%。生物炭表面含有大量的含氧活性基团及孔隙度大的特征，使其应用范围广，可作为替代活性炭及其他碳材料的环境友好型材料。
1 生物炭研究进展
1.1 来源 生物质通过热分解转化为气体、生物油和生物炭，其中气体和生物油可以代替化石燃料，而生物炭则被应用于环境、农业及绿化等领域。生物质不仅包括活的生物体如植物、动物，还包括动物的排泄物、污泥及废弃的木材等[1]。
1.1.1 农作物秸秆 农作物秸秆是最常见的生物炭原材料，其特点是碳含量较高。我国每年都会产生大量的农作物秸秆，但其资源化利用率较低，秸秆生物比表面积大、空隙结构复杂、官能团丰富，是优良的吸附剂和催化剂[2]。秸秆生物炭可用于重金属修复、有机物修复、改良土壤、减少温室气体排放等领域。
1.1.2 畜禽粪便 畜禽粪便也是常见的生物炭的原材料，粪便生物炭制品的碳含量低于秸秆生物炭，但其含有大量的羧基、羟基、羰基等官能团，具有良好的吸附性能和稳定性[3]。
1.1.3 餐厨垃圾 餐厨垃圾来自于公共食堂、家庭、餐饮行业等在餐前及餐后产生的食品残余，含有大量的蛋白质、碳水化合物和脂类，是制备生物炭的优质原料。餐厨垃圾的产生量大，2018年全国共产生10800万t，同比增长8.3%，据预测未来我国餐厨垃圾将持续增加。目前，对餐厨垃圾的处置主要有焚烧和填埋，但这些技术在处理过程中均会造成二次污染，目前将餐厨垃圾热解制成生物碳是一种环境友好型处理技术[4]。
1.1.4 污泥 污泥是在工业及生活废水处理工艺中产生的副产物，目前我国产量不断增高，在2018年我国污水处理厂共产生污泥5665万t，大量污泥亟需进行处置及利用。当前，对污泥的处置主要包括焚烧和填埋，而污泥热解制备生物炭技术因为具有能够减少能耗、控制重金属溢出等优点而受到广泛关注[5]。污泥制生物炭制品不仅可实现资源化利用，还可以降低污泥中的重金属活性及生物有效性[6]。
1.1.5 园林废弃物 是指园林植物自然凋落或人工修剪所产生树叶，枝条，残花和果实等的植物残体，其具有较高的碳含量，是制备生物炭的优良原材料。园林废弃物生物炭制品可吸附水体中的重金属，且不同原材料的园林废弃物生物炭制品、同一原材料的不同部位的生物炭制品对重金属的吸附效率不同[7]。
1.2 作用 生物炭制备价格低廉、对环境友好，有多种用途，如土壤修复，废物管理，减少温室气体排放和能源生产等。
1.2.1 去除土壤及水体重金属 生物炭与重金属可以通过阳离子-π作用、离子交换、络合反应、共沉淀反应、氧化还原作用和静电吸附等方式将土壤或水体中的重金属脱附达到去除重金属的目的[8]。
1.2.2 去除土壤及水体有机物 生物炭可吸附土壤中农药残留，例如可提高异丙隆吸附5倍，在吸附的同时减少农药的生物有效性，从而减少对生态系统的毒害;在水环境中生物炭可减少农药淋溶到地下水中的量[9]。
1.2.3 改良土壤 生物炭容重低、粘性低，有增加盐基饱和度、孔隙度、持水量、阳离子交换容量和保持土壤养分的能力，从而达到改善土壤质地和耕地性能。
1.2.4 增加土壤碳库并减少温室气体排放 生物炭被固定到土壤中以后，会对土壤肥力产生积极影响[10]。生物炭的高持水能力可以增加土壤中碳的保留能力;生物炭中高浓度的钾含量可以抑制产甲烷微生物的活性，减少甲烷的排放;生物炭可提高土壤pH，加强氧化亚氮（N2O）还原酶的活性，抑制N2O产生量;有些生物炭还可以释放一些有毒有害物质对微生物产生毒害，影响温室气体的排放;生物炭可提供电子穿梭体，与促进温室气体产生的微生物竞争电子，达到减少温室气体排放的目的[11]。 2 生物炭在园林环保领域应用
2.1 作为基质
2.1.1 育苗 生物炭目前已广泛应用于设施栽培和无土栽培，主要是利用其保水保肥特性，可减缓土传疾病、连作障碍、次生盐碱化等[12]。无土栽培基质中添加生物炭，可以增加盐基饱和度、孔隙度、持水量、阳离子交换容量，保持土壤养分，调节微生物群落组成以及控制土传疾病的危害。生物炭中营养物质的流失速度快，可以给植物补充养分[13];生物炭的加入可调节基质的pH和电导率，改善空心菜在基质栽培的生长环境;在绣球的培育过程中加入含生物炭的基质，可以提高基质的持水能力，进而降低灌溉频率;将生物炭与其他基質混合，可以促进番茄幼苗的发育;木材制成的生物炭可在不影响盆栽植物生长的情况下代替20%的泥炭基质[14]。
2.1.2 绿色屋顶生长介质 屋顶绿化是指在各类建筑、构筑物的屋顶或露天区域种植绿色植物（树木或花卉）的园林工程。在绿化区域需要施加肥料，减少营养素流失显得至关重要[15]。用生物炭作为绿色屋顶基质的优点在于：（1）在酸雨产生的地区，生物炭的加入可以提高酸雨的pH;（2）生物炭通过物理、化学、生物的作用，可以减少屋顶径流量和体积;（3）改善径流水质，减少水中污染物（有机物、重金属）的含量;（4）供给植物生长所需营养。值得注意的是其还可以避免产生氮、磷等污染源。在意大利北部城市一项添加生物炭的屋顶绿化研究中证明，生物炭可滞留水分、延迟滞留时间[16]。
2.1.3 垂直绿化栽培 垂直绿化由于垂直空间的关系，其基质一般需要具有固定植物、保持水分、质地轻的特性，而基质的养分流失快一直是困扰垂直绿化的难题之一。垂直绿化的基质保肥性的开发是其推广与开发的重点。生物炭的保水保肥性能好、通气性强的特点，使其成为垂直绿化基质的良好材料。研究表明，在垂直绿化中添加稻壳生物炭后，基质的孔隙度较高，全磷的流失速率较快，可以及时提供养分给植物;少量稻壳生物炭的加入，可改善基质的物理结构，延长有效养分的供给[13]。
2.1.4 商业草坪 商业草坪在草皮移植过程中要切除表层的土壤，从而造成土壤有机质及肥力的下降。在草坪土壤中添加生物炭，可改善草皮的健康状况：在土壤中添加生物炭，可促进植物的生长和减缓养分的流失[17]。
2.1.5 海绵城市 在多雨季节，短时间内大量降水造成城市内涝现象时有发生，我国自2014年起推出海绵城市的城市雨洪管理理念，其目的是减少城市径流，减缓污染物下渗。将生物炭作为海绵城市雨水滞留池填料可吸附污染物质，减少径流量和延缓雨水的下渗。研究表明，生物炭大量的毛管孔隙可有效储存水分，减少填料总磷的含量，因此，可将生物炭作为填料滞留池[18]。生物炭还可加入城市中树木种植的树坑中，作为基质的成分加入后，可以减少城市径流及污染物的下渗[19]。
2.2 改良土壤 生物炭改良土壤的机制在于：（1）生物炭可以帮助保持水分和养分;（2）生物炭持水能力提高，使得植物灌溉频率下降;（3）生物炭可以增加水胁迫抗性;（4）生物炭可以提供一些营养物质。主要应用包括以下几个方面：
2.2.1 改良盐碱土壤 生物炭中含有大量的钾、镁、磷等，可以在改良盐碱土壤，生物炭∶土壤为1∶5添加到园林植物土壤中时，可使多年生木本植物的根系变粗大，并增加植物的抗性[20]。
2.2.2 改良污染土壤 生物炭去除土壤中的重金属及有机物，可以减少污染物质对植物的毒害及植物的吸收量。2.2.3 修复退化土壤 生物炭可以调复垦土壤中植物的成活率和生长量，并改善土壤的质量[21]。
2.2.4 增加土壤肥力 添加生物炭可以减少土壤酸度提高pH，降低土壤密度，增加土壤含水量，增加土壤养分。稻壳制成的生物炭的养分含量丰富，且全磷流失速率较快，需及时给植物补充养分[13]。
2.2.5 对土壤微生物的影响 生物炭可以增加溶解性有机碳、氮、磷，进而影响微生物的群落[22];生物炭可促进有益于植物生长的微生物（假单胞细菌、芽孢细菌和木霉菌等）的生长，其多孔结构可以为微生物提供良好的生存繁殖环境[12]。有研究表明，3%生物炭可减少71%～74%的变形菌，而对假单胞菌属的细菌及真菌没有影响[11];生物炭加入土壤可抑制土壤细菌和真菌引起的植物土传病害，将有机废料制成的生物炭加入土壤可抑制立枯丝核菌引起的黄瓜猝倒病[12];生物炭的加入可以降低西红柿和甜椒叶面致病真菌（灰霉病和白粉）的发病率;最近也有研究表明，加入生物炭后反而会增加微生物引起的一些疾病，比如，50%（V/V）生物炭加入到多种土壤中可以增加致病性致死腐霉（Pythium ultimum）的丰度;生物炭的添加可能潜在地影响土壤中氮碳和磷循环相关的某些微生物的生长[11];在杉木人工林土壤施用300℃杉叶炭生物炭，提高了土壤细菌的丰度，而添加其他生物炭则降低了细菌丰度。
2.2.6 作为缓释肥料载体 由于生物炭比表面积大，土壤持水量大，其一方面可以延缓肥料的释放，另一方面增加了土壤养分吸附交换，从而增加了土壤养分是良好的缓释肥料载体。
2.3 增加植物生物量 生物炭可增加土壤孔隙度、提高土壤含水量、增加土壤养分，进而有利于植物生长[23]。Meta研究表明，生物炭可以提高树种幼苗生长量[24]，增加生物量[25]。研究表明，当泥炭基质中加入生物炭的量大于25%，对植物生长的促进作用明显[26];覆盖生物炭可以土壤促进紫娇花和北美海棠生长[27];在室温条件下，添加生物炭到盆栽土壤中，具有低密度和高孔隙度的生物炭可提高罗勒和生菜的生物量[25];生物炭可以提高植物抗水的抗胁迫能力[28]，进而间接也促进植物的生长;生物炭可提高植物的光能和水分利用率，有效地改善黄连木的光合生理特性，从而促进植株生长[29]。
2.4 减少植物病害 基质或土壤中加入生物炭可以使植物免受化感物质的毒害;生物炭可防止一些土传病害（病原菌分泌的致病因子）引起的植物病害;生物炭还能诱导植物产生对病害的抗性。研究表明，土壤中添加生物碳后，紫娇花的黄叶、枯叶及不良长势下降20%～100%;北美海棠的不良长势、枯枝率和根基萌芽下降50%～80%[27];加入30%生物炭可以减少幼苗的根区萎蔫率;较低浓度（≤1%）生物炭的常常抑制几种疾病对植物病害[26];连续2年施加灌溉5%的生物炭在土壤可增加植物的防御能力，从而减少北美红栎（Quercus rubra）[15]和红花槭（Acer rubrum L.）植物的患病率[30]。 2.5 提高植物观赏价值 添加生物炭的土壤或者基质，可以改善植物的生长状态，减少不良长势的概率，增加观赏性[31]。钱新锋研究表明，土壤表面覆盖生物炭可以促进紫娇花和北美海棠的生长，降低紫娇花的黄叶、枯叶和不良长势，降低北美海棠的不良长势和枯枝率和根基萌芽[27];添加生物炭的培养基质簕杜鹃冠幅提高40.1%，3叶片叶绿素值提高25.2%;在基质中添加生物炭和腐殖酸，可增加龟背竹的观赏性;加入生物炭可以提高观赏植物矮牵牛和天竺葵的高度及开花数目[32];新加坡二级城市树种雨树萨满和白树属多花植物，在生物炭和堆肥混合施加后植物的高度增高[33];加入生物炭后觀赏植物竹芋荚株高，冠宽度，叶片分别增加89.1%、31.1%、94.1%[34];在美国红枫幼苗基质中添加不同含量生物炭，会使土壤养分、幼苗养分和植株体内多种色素含量均发生变化，其叶片变色较快，呈色最红，红叶持续时间长，适合后期观赏[35]。
2.6 作为建筑材料 生物炭可以添加入水泥、隔音材料或者玻璃里，提高建筑材料的实用性。虽然水泥中加入生物炭还未被量产，但研究表明，水泥的机械性能和耐久性在加入生物炭后均有所提高。生物炭颗粒的大小可影响水泥的流体性能、强度及渗透性：大的孔隙度生物炭（直径2～100um）加入水泥浆时，不影响水泥的水化作用;小的孔隙度生物炭（直径小于2um）可提高水泥水化初期的强度及密度;生物炭混合氧化镁及低灰分的大米秸秆[24]添加进水泥，均可来调剂水泥材料的自发缩小现象;提前浸泡好的生物炭颗粒加入水泥后可减少其吸水性，水的渗透深度可增加60%[32，36];加入生物炭或者生物炭全部替代水泥的超高强度混凝土经电镜扫描发现：生物炭可以增加混凝土相互之间的作用：水泥水合物沉积物的表面及生物炭表面孔隙表面具有致密界面过渡区，进一步说明生物炭可改进水化作用。除此之外，自然陶土和生物炭混合加入到隔音材料里，可以提高材料对水蒸气的耐受性[37];生物炭加入玻璃纤维混合材料里，降低阻尼率并增加储能模量到4GPa，并在体积比为10%生物炭时的刚度最大[38]。
2.7 降低维护成本 对于公路两侧及难抵达的区域植物维护成本高。生物炭可以提高品种的越冬能力，强化树木承受灰尘、风、雨雪伤害的能力，减少维护次数，降低维护成本。在芬兰中南部城市图尔库为了视觉上的美观，在一条繁忙的高速公路两侧以污水污泥和落叶制成生物炭堆肥消化后当作生长介质，种植多年生草本植物、观赏草和灌木，经过2个生长季的持续观测发现生物炭没有影响灌木的生长，但是可增加草本植物的越冬性[39]。
2.8 增加土壤固碳能力，减缓温室效应 生物炭应用于松树森林土壤中可降低31.5%的二氧化碳（CO2）排放量[40];鸡粪制成的生物炭可显著促进森林土壤吸收甲烷[41];竹叶制成的生物炭可显著降低人工林地板栗林区土壤N2O的排放量[42-43]。因此，生物炭可以降低林地土壤温室气体的排放，从而减缓温室效应。
3 展望及建议
综上，生物炭在园林环保领域应用中具有积极作用并且具有广阔的应用前景，但对于生物炭的标准化方面尚有所欠缺。因此，提出以下建议：
（1）由于制备原料和制备条件的不同，今导致生物炭产率、理化性质以及使用过程中产生的效果不尽相同，因此，应将生物炭原料和制备条件标准化;
（2）不同应用场景对生物炭功能需求不同，因此，应将生物炭的应用标准化，并在应用过程中不断优化生物炭各项指数指标。
（3）生物炭作为建筑材料的研究尚处在实验室研究阶段，在今后的研究中，可根据项目的需求，结合实验室研究成果合理使用。
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