《生物炭基土壤調理劑施用技術規(guī)范》編制說明

《生物炭基土壤調理劑施用技術規(guī)范》

團體標準編制說明

立項文號：浙環(huán)產協(xié)[2022]31號

承擔單位：浙江科技學院、浙江省耕地質量與肥料管理總站、舟

山市農業(yè)科學研究院、浙農集團股份有限公司、紹興市糧

油作物技術推廣中心、浙江同奧環(huán)?？萍加邢挢熑喂?、

浙江金鍋鍋爐有限公司、浙江佶竹生物科技有限公司、杭

州銀江環(huán)?？萍加邢薰?、浙江綠農生態(tài)環(huán)境有限公司

標準負責人：單勝道標準聯系人：高紅貝

聯系電話系電話/p>

郵箱：shanshd@郵箱：ghb_fsh@

一、工作簡況

（一）立項必要性和依據

農業(yè)生產活動為我國社會穩(wěn)定和經濟發(fā)展的關鍵基礎，為我國

各行各業(yè)提供了必要的基礎生產資料。從1982年始至今，歷年中央

的一號文件都緊緊圍繞我國農業(yè)與農村的穩(wěn)定和發(fā)展進行系統(tǒng)部署，

有力地保障了我國農業(yè)產業(yè)和糧食生產持續(xù)健康增長。農業(yè)生產中

最基本的生產資料即土壤。雖然我國疆域遼闊，但巨大的人口數量

使得我國人均土地資源非常有限，并且在自然歷史和人為因素的共

同影響下還產生了許多障礙因子，如普遍存在土壤結構耕性較差、

土壤鹽堿酸化加劇、土壤養(yǎng)分匱乏等問題，甚至難以正常開展農業(yè)

-1-

活動，嚴重制約了農業(yè)發(fā)展。人們在不斷的研究與實踐中發(fā)現，向

障礙土壤中投入適宜的物料可以改善土壤的理化性質，降低土壤的

障礙因素影響，從而使得土壤肥力特性滿足正常的農業(yè)生產活動。

上述所添加的物料一般統(tǒng)稱為土壤調理劑。

土壤調理劑亦稱土壤改良劑，是指添加到土壤中用于改善土壤

物理、化學及生物活性，進而優(yōu)化土壤結構、降低土壤鹽堿危害、

調節(jié)土壤酸堿度、改善土壤水分狀況以及修復污染土壤等，從而提

高退化土壤的生產力、促進植物生長和健康的物料。按照物料性質，

我國常用土壤調理劑大致可歸為有機土壤調理劑、無機土壤調理劑

和有機-無機混合土壤調理劑三大類。常見的土壤調理劑原料有生石

灰、礦物、工農業(yè)廢棄物、微生物肥料、脫硫石膏、腐殖酸、生物

炭等有機或無機物質。其中，生物炭基土壤調理劑作為新型土壤調

理劑，是農林業(yè)固體廢棄物熱裂解產物生物炭與其他有機或無機物

料進行復配后應用于土壤改良調理。

基于生物炭所特有的理化性質，生物炭基土壤調理劑在許多方

面均具有優(yōu)異的性能，如優(yōu)化土壤結構、改善土壤孔隙度、增加土

壤持水能力、調節(jié)土壤pH、提高土壤陽離子交換量、增加土壤肥力、

減緩溫室氣體排放等等。研究表明，將生物炭、熟石灰、有機肥等

不同材料配制的土壤調理劑在有效改善土壤的理化性質并促進作物

生長的同時，還能有效降低土壤酸度，提高土壤速效磷和鉀的含量。

生物炭來源廣泛，如農作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖糞便、林業(yè)廢棄物等廢

棄生物質均可作為制炭原料，可有效緩解農林牧業(yè)廢物的環(huán)境污染

-2-

問題，同時實現了廢棄生物質的循環(huán)利用。因此，生物炭基材料在

農業(yè)土壤改良及環(huán)境污染治理方面具有廣泛的發(fā)展前景。2019年農

業(yè)農村部全國技術推廣服務中心下發(fā)了《關于做好2019年“農作物

秸稈炭化還田改土培肥”綠色農業(yè)生產試驗示范工作的通知》，在

河北、內蒙古、吉林等8個省（區(qū)）開展“農作物秸稈炭化還田改

土培肥”綠色農業(yè)生產試驗示范工作，示范土地面積達到了400萬

畝以上。2020年，農業(yè)農村部更是將“秸稈炭基肥利用增效技術”

作為年度十大引領性技術之一予以發(fā)布和推廣，取得了顯著的社會

和生態(tài)效益。

盡管基于生物炭復配而成的土壤調理劑在各地區(qū)已經被廣泛認

可，并應用于土壤調理和農業(yè)生產，但依然缺乏具有相對統(tǒng)一的技

術指導和標準，處于粗放式應用的階段，施用風險防控意識仍然不

足。為促進生物炭基土壤調理劑的科學應用和生物炭產業(yè)的健康發(fā)

展，特起草了《生物炭基土壤調理劑施用技術規(guī)范》標準，以期為

利用生物炭基調理劑開展土壤調理提供技術支持，同時為廢棄生物

質資源的循環(huán)利用提供一條行之有效的綠色途徑。

（二）國內外相關標準情況

查閱文獻發(fā)現，國外尚無關于生物炭基土壤調理劑的權威標準，

可能與此具有一定相關的標準是國際生物炭倡導組織（International

BiocharInitiative，IBI）發(fā)布的《StandardizedProductDefinitionand

ProductTestingGuidelinesforBiochar：ThatIsUsedinSoil》，在該標準

中更多的是關注生物炭本身性質的測定及注意事項，以及施用后對土

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壤產生的理化性質的變化測定，對于生物炭在土壤改良中的使用方法

并沒有做出具體規(guī)定。歐洲生物炭認證機構（EuropeanBiochar

Certificate，EBC）于2021年8月發(fā)布了生物炭的《EBC-Guidelinesfor

asustainableproductionofbiochar》、《EBC-GuidelinesforBiocharforuse

asanimalfeedadditive》、《EBC-GuidelinesfortheCertificationofBiochar

BasedCarbonSinks》等認證標準，但在這些標準中并未涉及生物炭應

用于土壤調理劑的相關內容。

國內對生物炭應用于農業(yè)土壤改良的標準也非常有限，從國家

標準信息公共服務平臺查詢結果顯示，目前已發(fā)布的和生物炭有關

的國家標準僅有《農作物秸稈炭化還田土壤改良項目運營管理規(guī)范》

（GB/Z39121-2020），行業(yè)標準有《生物炭基肥料（NY/T

3041-2016）》、《生物炭基有機肥料（NY/T3618-2020）》、《生

物炭檢測方法通則（NY/T3672-2020）》和《生物炭（NY/T4159-2022）》

4項。其他均為地方標準，且多以生物炭理化性質的檢測技術為主，

總發(fā)布量也較少。從上述國內外有關生物炭在農業(yè)土壤領域的應用

可以看出，生物炭標準的制定，已經嚴重滯后于生物炭在土壤調理

和改良方面的實際應用。

（三）工作基礎

（1）牽頭單位浙江科技學院：浙江科技學院生態(tài)環(huán)境研究院擁

有一支專門從事生物炭技術研發(fā)團隊，現有研究人員30余人，擁有

國家百千萬人才工程入選者、國家有突出貢獻中青年專家、享受國

務院特殊津貼專家、浙江省首批萬人計劃科技創(chuàng)新領軍人才等一批

-4-

高層次研發(fā)專家。建有浙江省重點科技創(chuàng)新團隊“種養(yǎng)廢棄物循環(huán)

利用與污染防控技術”、浙江省廢棄生物質循環(huán)利用與生態(tài)處理技

術重點實驗室、農林廢棄生物質資源化利用浙江省工程研究中心和

生物質綜合利用技術浙江省國際科技合作基地。近5年，先后承擔

國家自然科學基金重點項目、國家國際科技合作歐盟專項、國家重

點研發(fā)計劃項目和浙江省重點研發(fā)計劃項目等省部級及以上科研項

目50余項。已建成富陽新桐酸性土壤重金屬污染修復、富陽環(huán)山堿

性土壤重金屬污染修復、臨安礦區(qū)土壤綜合污染修復、桐鄉(xiāng)易腐垃

圾炭安全還田、衢江土壤培肥改良、西湖小和山土壤培肥改良、金

華茶園土壤培肥改良、舟山岱山鹽堿地改良、桐廬農田退水污染防

控等生物炭水土環(huán)境修復與改良綜合應用示范基地20余個，覆蓋浙

江省11個地市和周邊省市。發(fā)表高水平學術論文210余篇，授權國

內外發(fā)明專利50余件，承擔國家、行業(yè)和浙江省標準近10項，出

版《生物炭科技與工程》等專著10余部。研究成果先后獲國家科技

進步二等獎、浙江省科技進步一等獎、中國產學研合作創(chuàng)新成果一

等獎、全國商業(yè)聯合會科技進步一等獎。

（2）主要參與單位浙江省耕地質量與肥料管理總站：浙江省農

業(yè)農村廳所屬專門負責浙江省范圍內耕地質量保護與肥料技術指導

與推廣的機構，承擔浙江省范圍內耕地地力培肥、土壤改良等農田

土壤質量提升規(guī)劃；組織開展耕地質量、土壤墑情、農田土壤污染

狀況調查、監(jiān)測評價及農業(yè)投入品對耕地質量安全的風險評估；制

定并實施耕地地力培肥、土壤改良、質量提升、安全利用等技術規(guī)

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范和標準擬訂，以及相關產品技術試驗示范、效果評價及推廣應用

工作；同時還承擔科學施肥技術規(guī)范和標準擬訂以及相關肥料產品、

技術的試驗示范、效果評價。在地方土壤健康、耕地保護的政策與

標準的制定及農業(yè)新技術的推廣方面具有豐富的基層工作經驗。

（3）標準項目負責人單勝道：首批二級教授，博士生導師，國

家百千萬人才工程人選、國家有突出貢獻中青年專家、享受國務院

特殊津貼專家、浙江省首批萬人計劃科技創(chuàng)新領軍人才、浙江省“151”

人才工程第一層次培養(yǎng)人才。國家農村人居環(huán)境整治技術服務與提

升項目高級專家。浙江省循環(huán)經濟學會理事長、浙江省環(huán)境科學學

會副理事長、浙江省可持續(xù)發(fā)展研究會副理事長。浙江省重點科技

創(chuàng)新團隊“種養(yǎng)廢棄物循環(huán)利用與污染防控技術”負責人，浙江省

廢棄生物質循環(huán)利用與生態(tài)處理技術重點實驗室主任，農林廢棄生

物質資源化利用浙江省工程研究中心主任，生物質綜合利用技術浙

江省國際科技合作基地負責人。主要研究領域包括廢棄生物質炭化

循環(huán)利用及水土修復等。先后主持國家高技術“863”項目、國家自

然科學基金重點項目、國家科技部國際科技合作歐盟專項和浙江省

重點研發(fā)計劃項目等省部級及以上項目近30項。在國內外學術刊物

上發(fā)表論文150多篇；授權發(fā)明專利50余件，其中國際發(fā)明專利8

件；專著10多部；主持或參與國家行業(yè)標準、省地方標準6項。獲

國家科技進步二等獎1項，主持項目獲省部級成果獎7項，其中省

部級一等獎4項。

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（四）工作過程

表1標準編制過程間表

時間安排編制過程具體工作內容

由浙江科技學院牽頭，聯合浙江省耕地質量與肥料

管理總站、舟山市農業(yè)科學研究院、浙農集團股份

2018年

有限公司、紹興市糧油作物技術推廣中心、浙江同

12月成立標準編制

奧環(huán)?？萍加邢挢熑喂?、浙江金鍋鍋爐有限公

~2019年工作聯合組

司、浙江佶竹生物科技有限公司、杭州銀江環(huán)?？?/p>

01月

技有限公司、浙江綠農生態(tài)環(huán)境有限公司等單位組

成標準起草團隊，探討標準編制的必要性和目標。

發(fā)起人:單勝道。

2019年

參與人：高紅貝，孟俊，虞軼俊、莊海峰、張敏、

01月成立標準編制

傅建舟、丁少華、李文健、馬琨、李章濤等。

~2019年工作專班

召開標準內容討論會，明確各單位工作內容，細化

03月

工作方案。

根據工作方案，各單位部門根據既定的分工內容完

成相關工作，詳細記錄了試驗過程和調研過程：

（1）浙江科技學院：總體負責標準中各類數據資

料的匯總、試驗數據的分析、標準框架撰寫等。負

責人：單勝道，高紅貝

2019年

（2）浙江省耕地質量與肥料管理總站：負責協(xié)調

03月試驗研究與

標準內容在不同區(qū)域的中試觀測。負責人：虞軼俊；

~2022年調研分析

（3）舟山市農業(yè)科學研究院：負責生物炭基土壤

07

調理劑在鹽堿地上的實地應用與監(jiān)測。負責人：高

紅貝，傅建舟。

（4）浙江科技學院：承擔生物炭基土壤調理劑在

重金屬污染土壤中的實驗與數據分析。

（5）紹興市糧油作物技術推廣中心：負責標準內

-7-

容的推廣，負責人：丁少華。

（6）浙江金鍋鍋爐有限公司：負責試驗用生物炭

的生產，負責人：李文健。

（7）浙農集團股份有限公司、浙江同奧環(huán)保科技

有限責任公司、浙江佶竹生物科技有限公司、杭州

銀江環(huán)?？萍加邢薰?、浙江綠農生態(tài)環(huán)境有限公

司：標準內容的示范與推廣。

2022年

根據前期的文獻查閱和數據分析結果，起草了團體

07月

標準文本撰寫標準《生物炭基土壤調理劑施用技術規(guī)范》及《編

~2022年

制說明》（草案）。

10月

召開標準立項討論會，邀請5名專家對標準草案進

2022年

標準立項行論證研討。根據專家意見對標準內容進行修改

11月

后，同意立項。立項文號：浙環(huán)產協(xié)[2022]31號。

（五）主要起草單位

本標準由浙江科技學院牽頭，浙江省耕地質量與肥料管理總站、

舟山市農業(yè)科學研究院、浙農集團股份有限公司、紹興市糧油作物

技術推廣中心、浙江同奧環(huán)?？萍加邢挢熑喂尽⒄憬疱佸仩t有

限公司、浙江佶竹生物科技有限公司、杭州銀江環(huán)?？萍加邢薰尽?/p>

浙江綠農生態(tài)環(huán)境有限公司等單位聯合起草。

（六）編寫人員與分工

標準制定過程主要由浙江科技學院、浙江省耕地質量與肥料管

理總站等單位的人員參與資料收集、文本完成、市場調研、實驗室

比對、數據處理等工作。

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表2主要起草人員信息及任務分工

姓名單位職稱專業(yè)特長及分工

研究方向為廢棄生物質炭化及土壤改良修復。

浙江科技

單勝道教授本標準起草負責人，全面負責標準起草團隊的

學院

人員調配，任務分工和進度安排。

研究方向為土壤改良與修復。在本標準起草過

浙江科技

高紅貝副教授程中負責大田實驗和土壤調理劑對比分析，以

學院

及標準草案各類支撐材料的收集與整理。

主要研究方向土壤重金屬污染控制與修復。在

浙江科技

孟俊副教授本標準起草過程中負責大田實驗，以及土壤調

學院

理劑對比研究和分析。

浙江省耕

地質量與研究方向為土壤培肥改良。在本標準起草過程

虞軼俊研究員

肥料管理中負責組織推廣與驗證。

總站

研究方向為土壤改良與修復。在本標準起草過

浙江科技

平立風研究員程中負責大田實驗和土壤調理劑對比分析，以

學院

及標準草案各類支撐材料的收集與整理。

研究方向為土壤改良與修復。在本標準起草過

浙江科技

靳澤文講師程中負責大田實驗和土壤調理劑對比分析，以

學院

及標準草案各類支撐材料的收集與整理。

研究方向為農田水土污染修復。在本標準起草

浙江科技

莊海峰副教授過程中負責堿性生物炭基土壤改良劑的田間

學院

試驗研究。

主要研究方向為農林廢棄生物質循環(huán)利用。在

浙江科技

張敏副研究員本標準中負責調理劑在水田應用的實驗研究

學院

和分析。

-9-

舟山市農主要研究方向為農林廢棄生物質循環(huán)利用。在

高級工程

傅建舟業(yè)科學研本標準中負責堿性生物炭基土壤調理劑應用

師

究院實驗研究和分析。

紹興市糧

主要從事農業(yè)技術的推廣和應用。在本項目主

油作物技高級工程

丁少華要對調理劑施用過程中發(fā)現的問題進行收集

術推廣中師

和研判。

心

浙江金鍋

高級工程主要從事生物炭性能調控。在本項目主要承擔

李文健鍋爐有限

師調理劑性能分析。

公司

浙農集團主要從事農業(yè)技術的推廣和應用。在本項目主

馬琨股份有限工程師要對調理劑施用過程中發(fā)現的問題進行收集

公司和研判。

主要研究方向土壤重金屬污染控制與修復。在

浙江科技

李章濤講師本標準起草過程中負責大田實驗，以及土壤調

學院

理劑對比研究和分析。

二、標準編制原則和確定標準主要內容

（一）標準的編寫原則

（1）全面性原則

在標準的起草過程中，嚴格按GB/T1.1-2020的要求規(guī)劃標準內

容。根據標準的內容將本標準劃分為四個不同要素類型：資料性概

述要素、資料性補充要素、規(guī)范性一般要素和規(guī)范性技術要素。

（2）統(tǒng)一性原則

本標準的編寫和表達方式在三個方面實現統(tǒng)一：一是標準結構

的統(tǒng)一，即標準中的章、條、段、表、圖和附錄的排列順序與

-10-

GB/T1.1-2020的要求統(tǒng)一；二是文體的統(tǒng)一，即類似的條款由類似

的措辭來表達，相同的條款由相同的措辭來表達；三是術語的統(tǒng)一，

即同一個概念使用同一個術語，每一個術語盡可能只有唯一的含義。

（3）可行性原則

本標準的制動過程中，充分考慮標準設計的技術和程序在不同

區(qū)域的可行性，既要保障標準中指標參數和技術的科學合理性，又

要確保相關技術參數和方法可落地實施。

（4）適用性原則

本標準的制定過程中，充分考慮到標準的適用性。一是便于標

準使用者直接使用，每項條款都具有可操作性，將規(guī)范性引用文件

作為標準技術內容的重要補充，方便標準的廣泛應用；二是便于引

用，在標準的結構和條款的設計方面，盡可能根據技術內容相同或

相似的部分區(qū)別，減少相同技術內容在不同條款中反復出現，方便

其他標準引用。

（5）規(guī)范性原則

本標準按照GB/T1.1-2020有關標準結構的規(guī)定，確定標準的結

構和內在關系，特別是在內容的劃分和層次的劃分符合GB/T

1.1-2020的規(guī)定。

（二）提出本標準主要內容的依據

按照GB/T1.1-2020的規(guī)定起草得本標準草案的內容細分為9個

部分，其中：

（1）范圍

-11-

本部分內容規(guī)定了本標準的適用范圍。

（2）規(guī)范性引用文件

羅列了本標準草案引用的其他標準：

GB/T6679-2003固體化工產品采樣通則

GB/T8170-2008數值修約規(guī)則與極限數值的表示和判定

GB38400-2019肥料中有毒有害物質的限量要求

GB/T39229-2020肥料和土壤調理劑中砷、鎘、鉻、鉛、汞含

量的測定

GB15618-2018土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準

NY/T1377-2007土壤pH的測定

NY/T1121.1-2006土壤檢測第1部分：土壤樣品的采集、處理

和貯存

NY/T3034-2016土壤調理劑通用要求

NY/T4159-2022生物炭

NY/T3041-2016生物炭基肥料

NY/T525-2021有機肥料

NY/T3036-2016肥料和土壤調理劑水分含量、粒度、細度的

測定

NY/T1868-2021肥料合理使用準則有機肥料

NY/T4160-2022生物炭基肥料田間試驗技術規(guī)范

NY/T2544-2014肥料效果試驗和評價通用要求

NY/T499-2013旋耕機作業(yè)質量

-12-

（3）術語與定義

除了應用NY/T3034-2016、NY/T3041-2016界定的術語和定義

外，本標準詳細定義了以下術語：

1）生物炭biochar

在絕氧或限氧、300~700℃條件下，將農作物秸稈、畜禽糞便、

林業(yè)廢棄物等生物質原料熱解炭化形成的一類難熔的穩(wěn)定的孔

隙結構豐富、高度芳香化、富含碳素的固態(tài)物質。

2）生物炭基土壤調理劑Biocharbasedsoilconditioner

以生物炭為主要基質配制而成的，適用于改善土壤結構、調理土

壤酸堿度和提升土壤肥力為主要功能的復合物料。

3）重金屬污染土壤Heavymetalscontaminatedsoil

由于自然的或人為的因素導致土壤中重金屬含量或有效態(tài)提高，

引起土壤理化及生物功能特性的改變，進而影響土壤健康利用、農

作物生長和農產品安全，威脅生態(tài)環(huán)境和人類健康。

4）土壤pH調節(jié)劑SoilpHregulator

施入土壤后能夠安全、有效地降低或提高土壤pH的物料。

（4）指標要求與依據

1）外觀

黑色或黑灰色顆?；蚍勰钗锪希瑹o明顯機械雜質。

2）生物炭選用

所用生物炭應符合NY/T4159-2022中表1技術指標要求。

3）技術指標及限量指標

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表3生物炭基土壤調理劑的技術指標、限量指標要求及依據

項目指標要求參數依據

外觀黑灰色目測

生物炭（以C計）依據NY/T3041-2016、NY/T3618-2020的相

≥8.0關指標參數，以及國內外的研究成果和本標

含量,%準起草團隊的前期研究積累。

依據NY/T525-2021、NY/T3034-2016的要

酸堿度（pH）5.5-8.5求及國內外的研究成果和本標準起草團隊的

前期研究積累。

水的質量分數依據NY/T525-2021、NY/T3034-2016、NY/T

≤10.0%3036-2016的要求及國內外土壤調理劑相關

(H2O),%指標要求。

粒度(1.00mm-4.75依據NY/T525-2021、NY/T3034-2016、NY/T

≥75.0%3036-2016的要求及國內外土壤調理劑相關

a

mm),%指標要求。

總砷(As)(以烘干基

≤15

記),mg/kg

總汞(Hg)(以烘干基

≤5

記),mg/kg

總鉛(Pb)(以烘干基依據強制性標準GB38400-2019、推薦性標準

≤20

記),mg/kgGB/T39229等指標要求。

總鎘(Cd)(以烘干基

≤5

記),mg/kg

總鉻(Cr)(以烘干基

≤50

記),mg/kg

（5）試驗方法

對外觀及各參數指標的測定提供了測試方法和標準：

1）外觀

目測法測定。

2）生物炭（以C計）的質量分數測定

-14-

按照NY/T3041-2016中附錄A元素分析儀法執(zhí)行。

3）酸堿度(pH)的測定

按照NY/T525-2021中5.7的規(guī)定執(zhí)行。

4）水的質量分數(H2O)的測定

按照NY/T3036-2016中3的規(guī)定執(zhí)行。

5）粒度的測定

按照NY/T3036-2016中4的規(guī)定執(zhí)行。

6）汞、砷、鉛、鎘、鉻含量的測定

按照GB/T39229-2020中的規(guī)定執(zhí)行。

7）生物炭的鑒別

按照NY/T4159-2022中附錄B中的規(guī)范執(zhí)行。

（6）使用規(guī)程

依據NY/T2544-2014和實際實踐過程的經驗積累，對生物炭基

土壤調理劑的施用量、施用方法和施用過程中的主要事項做了詳細

說明:

1）施用時期

在每季作物播種或移栽前，作為基肥撒施。用于水田改良調理

時，應在水稻等作物秧苗插播前泡田犁耙時施用。用于旱作農田改

良調理時，應在作物播種前或秧苗移栽前5~7天以上施入并及時翻

耕入田。

2）施用量

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表4推薦施用量

土壤類型推薦施用量

障礙土壤類型施用量t/667m2

酸性土壤（pH<6）1.0~2.4

堿性土壤（pH>8.5）0.8~1.5

鹽堿土壤（可溶性鹽含

1.0~1.5

量>4g/kg）

黏性土壤1.0~2.0

沙性土壤0.8~1.2

重金屬污染土壤1.5~2.5

注1：土壤耕作層厚度參考值，D=0.2m

注2：土壤容重參考值，B=1300kg/m3

注3：當土壤類型疊加時，施用量不可累加

對于不同類型土壤，當主要障礙因子影響越大時，施用量也越

大，但年最大施用量不可超過2t/667m2，連續(xù)施用最長不可超過3

年。

3）施用方法

①根據目標土壤調理需求和調理深度確定好生物炭基調理劑

施用量后，選擇晴朗無風的天氣，將生物炭基土壤調理劑均勻撒施

于土壤表層，利用農業(yè)翻耕機械對特定深度的土壤進行破碎翻耕。

②對于鹽堿化及酸化程度嚴重，且易板結的土壤，可在首次翻

耕10~15天內進行二次翻耕。

③耕作后土壤田面情況應符合NY/T499-2013要求。

4）注意事項

①生物炭基土壤調理劑在施用前，除了要符合目標土壤調理改

良的需求，還要綜合考慮目標土壤種植作物的適應性要求，避免影

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響作物的正常生長發(fā)育和產量。

②生物炭基土壤調理劑在施用過程中，若需要利用酸性或堿性

調節(jié)劑進行酸堿度調節(jié)，須選用環(huán)境友好、無毒性的試劑，避免造

成土壤其他性質的破壞甚至污染。

③生物炭基土壤調理劑在施用過程中，避免與其他物料如有機

/無機肥進行同步施肥作業(yè)，以避免可能產生的拮抗效應，影響調理

成效。

④生物炭基土壤調理劑在施用后，單位容重土壤中生物炭的有

效成分要控制在2%以內，以免影響土壤的持水導肥性能。

（三）新舊標準對比

本標準為初次制定。

三、主要試驗（或驗證）的分析、綜合報告，技術經濟論

證，預期的經濟效果

（一）主要試驗或驗證的分析綜述

本標準為工藝使用標準，標準內容的主要就是參數指標，通過查

閱大量本行業(yè)領域研究文獻，以及經過長期的研究和實踐基礎上總

結而來，并進行試驗分析驗證。

（1）生物炭基土壤調理劑對鹽堿土壤的改良試驗

改良鹽堿地首先是要通過改良土壤結構，進而促進洗鹽排堿過

程中鹽分的快速下移和流失，從而保證耕作層的鹽堿含量處于適宜

作物正常生長的范圍內。生物炭豐富的孔隙和巨大的比表面積能夠

顯著改善鹽堿化土壤的孔隙分布、持水能力和團聚結構。

2021年9月在浙江科技學院研究人員開展生物炭基土壤調理劑

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對濱海鹽堿地土壤結構及水分遷移的相關試驗研究。土壤樣品采自

浙江省舟山市岱山縣岱西鎮(zhèn)火箭鹽場集中新墾造耕地。場區(qū)新增耕

地(30°07′-30°38′N，121°31′-123°17′E)，由原岱山縣岱西鎮(zhèn)廢棄曬鹽

場集中墾造而來，屬亞熱帶海洋型季風氣候。將采樣區(qū)采集的土壤

樣品風干、研磨，過2mm篩后，稱取6份5000g等量土壤分別置于

不同的圓盆容器中。按照調理劑-土質量分數0%（無添加）、0.3%

（0.5t/畝）、0.5%（0.8t/畝）、0.8%（1.25t/畝）、1%（1.6t/畝）、

5%（8t/畝）和8%（12.8t/畝）分別稱取0g、15g、25g、50g、250g

和400g混入不同的裝土圓盆中，充分攪拌至混合均勻。

將充分混合后的含炭土壤以1.30g/cm3容重分層裝入內徑為10

cm,高30cm的透明有機玻璃柱中，每層裝土高度為5cm，總裝土

高度為25cm。裝土完成后利用馬氏瓶對土柱供水開展定水頭土壤水

分入滲試驗。入滲試驗過程中記錄入滲時間t，累計入滲量I及濕潤

鋒距離D。入滲試驗完成后對土柱進行浸水充分飽和，利用定水頭

法測定不同含炭土壤的飽和導水率。

累計入滲量和濕潤鋒距離是可直觀反應土壤水分入滲過程的兩

個重要參數。不同含炭量濱海鹽堿土壤濕潤鋒距離和累計入滲量隨

時間變化如圖1所示。不同含炭處理下濕潤鋒距離隨時間的變化結

果如圖1a所示。從圖中可知，當炭基調理劑添加量<1.0%時，其對

供試土壤濕潤鋒距離D0.3、D0.5、D0.8與D0并沒有產生明顯的差

異。此階段炭基調理劑對濕潤鋒影響最大的為D0.3,但也僅比D0

提高9.6%。然而，隨著調理劑添加量繼續(xù)增加，其對濕潤鋒距離的

拖滯作用趨于明顯。與D0相比，濕潤鋒D1、D3、D5、D8到達土

柱底部的時間分別增加了122.4%、109.6%、98.8%、58.3%。在炭基

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調理劑添加量為1.0%時對水分遷移的阻礙作用最為明顯，之后隨

著生物質炭含量的增加，這種阻礙作用反而趨于降低。

在相同入滲時間段內，隨著炭基調理劑的增加土壤累計入滲量呈

現先增大后減小的變化趨勢（圖1b）。以生物質炭添加量為0%時

的累計入滲量I0作為空白對照，當炭添加量為0.3%、0.5%和0.8%時，

相同時間點累積入滲量I0.3、I0.5、I0.8明顯高于入滲量Io。到土

柱入滲完成時，入滲量I0.3、I0.5、I0.8分別比Io高出了23.1%、

60.3%和59.5%。然而，當炭基調理劑添加量為1.0%、3.0%、5.0%

和8.0%時，對應的累計入滲量I1、I3、I5、I8與Io相比則降低了38.8%、

30.6%、13.2%和16.5%，降低趨勢明顯。需要特別注意的是，當生

物質炭調理劑添加量為5%和8%時相同入滲歷時條件下盡管累計入

滲量I5、I8依然小于Io，卻顯著高于I1、I3。

上述實驗結果表明，利用生物炭基調理劑調理鹽堿地，適宜的添

加量是關鍵。通過本實驗，推薦1-1.5t/畝的添加量為最佳。

圖1炭基調理劑不同添加處理對濱海土壤水分入滲過程影響:

(a)濕潤鋒距離，(b)累計入滲量

在室內試驗基礎上，2020年-2022年連續(xù)三年以舟山市岱山縣

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典型濱海灘涂鹽堿地為調理改良對象，選取相鄰的4個地塊開展分

別施用生物炭基土壤調理劑，試驗組生物炭基調理劑添加量分別

0.5%，1%和2%，并配以空白對比試驗。酸堿調節(jié)劑為水解馬來酸

酐（HPMA）,調控pH=4。試驗區(qū)土壤含鹽量高，0-20cm土壤水溶

性鹽平均含量在34.4g/kg之間，平均pH為8.3，土壤容重均質1.4

g/cm3，施肥前后測定4個地塊0-20cm深度范圍內土壤pH，土壤EC，

土壤有機碳含量及土壤孔隙度作為基本性能指標。施肥期間作物為

油菜和西藍花。測定結果如下表所示：

表5土壤基本理化指標對比分析

土壤滲透系數

pH土壤EC

×10-5cm/s

試驗

施用前施用后施肥前施肥后施肥前施肥后

田塊18.77.81.471.030.23E5.00E

田塊29.17.71.340.980.32E5.00E

田塊39.17.91.30.90.33E4.50E

對照8.88.51.281.300.30E0.22E

從上述結果可以看出，生物炭基土壤調理劑可以顯著改善濱海鹽堿

土的理化性質，添加量為1%（1.25t/畝）左右時最佳

（2）生物炭基調突然調理劑對酸性紅壤的改良

茶園土壤為典型的酸性土壤性質。茶農每年會向茶園中施用過

量的化肥以獲得更高的收入，但在長期連續(xù)采集、單一栽培的茶園，

過量施用化肥會帶來土壤酸化和肥力下降問題。生物炭基土壤調理

劑合理有效的利用既可解決土壤酸化問題，又能改良培肥土壤，提

升耕地土壤地力。

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酸性土壤調理試驗區(qū)選址于浙江省衢州市開化縣池淮鎮(zhèn)某茶園。

作物為茶樹，選用品種為春雨1號，株高約100cm，苗齡為5年。

園區(qū)酸性土壤pH值4.51，有機質20.11g/kg，全氮0.85g/kg，全磷

0.54g/kg，全鉀3.15g/kg，堿解氮60.5mg/kg，速效磷42.8mg/kg，

速效鉀53.2mg/kg，病蟲草害及水分管理按常規(guī)進行。

試驗過程中應用到以秸稈炭制備的生物炭基土壤調理劑和以豬

糞炭制備的生物炭基土壤調理劑，其各自施用量如下：

表6生物炭基土壤調理劑施用量

編號化肥施用生物炭基土壤調理劑（%）炭類型

CK√0/

S1√1水稻秸稈炭

S2√2水稻秸稈炭

A1√1豬糞炭

A2√2豬糞炭

①生物炭施用對茶園土壤酸堿性的影響

施用豬糞炭后，茶園土壤酸堿度有了顯著的提高（圖2）。添加

炭基調理劑后，土壤pH值提高，且隨著施用量的增加而提高。施用

5個月后，施炭的4個處理對土壤pH有顯著提高，升幅在9.5%左

右，各個處理間沒有顯著性差異，在不同施用量下，pH值變化不顯

著。在施用8~14個月，單施化肥處理組的土壤pH較對照有一定的

下降，最大降幅為3.08%，說明相比施用化肥，生物炭可在一定程

度上防止土壤酸化現象。

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圖2生物炭調理劑施用對土壤pH值的影響

②生物炭施用對茶園土壤氮含量的影響

豬糞炭調理劑施用5~14個月后，土壤全氮含量如圖3所示，在

施用5個月、8個月、11個月、14個月后，豬糞炭調理劑處理下表

層土壤全氮含量均高于對照處理。與對照組相比，豬糞炭調理劑處

理土壤全氮含量增加0.07~0.12g/kg，隨調理劑施用量的增加，土壤

全氮并無明顯上升趨勢，可能是因為豬糞炭能夠吸附氮素，減少氮

素淋溶所致。在同一施量情況下，通過與水稻秸稈炭對比研究發(fā)現，

豬糞炭對土壤全氮的提升效果較優(yōu)。由于生物炭相較化肥，含有豐

富的芳環(huán)結構和羥基、羧基等基團，離子交換的位點顯著增加，其

表面活性高于化肥，促進氮素的轉化和吸收，所以施加生物炭效果

優(yōu)于化肥施用。

施用豬糞炭調理劑能增加土壤堿解氮的含量（圖4）。在豬糞炭

作用下，土壤堿解氮含量隨著施用時間的延長而提高，這是因為生

物質炭的小孔隙結構能夠降低土壤養(yǎng)分的滲透速度。在施用豬糞炭

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調理劑14個月后，土壤堿解氮增量在11.69~22.37mg/kg，且隨著施

用量的增加，土壤堿解氮呈現上升趨勢，這是因為生物炭能通過陽

離子交換而達到對土壤中NO3-、NH4+的吸附，從而使土壤中有效氮

質量分數大幅增加。

圖3生物炭調理劑施用對土壤全氮含量隨時間變化的影響

圖4生物炭調理劑施用對土壤堿解氮含量隨時間變化的影響

③生物炭施用對茶園土壤磷含量的影響

在豬糞炭調理劑作用下，土壤全磷隨著施用時間的延長而增加

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（圖5）。本研究中，對照組中土壤全磷含量為1.10g/kg，施加豬

糞炭調理劑后，土壤全磷增量在0.07~0.67g/kg，且隨著施用量的增

加，土壤全磷呈上升趨勢，這是因為豬糞炭吸附能力較強，可吸附

土壤磷等水溶性鹽離子從而減少養(yǎng)分的淋失。在同一施用濃度下，

通過對比可得，豬糞炭對土壤全磷的提升效果要優(yōu)于秸稈炭。

施用豬糞炭調理劑能增加土壤速效磷的含量（圖6）。在豬糞炭

作用下，土壤速效磷含量在豬糞炭施用后11、14個月要高于施用后

5~8個月。本研究中，施用14個月后，對照組中土壤速效磷含量為

3.78mg/kg，經豬糞炭處理后，土壤速效磷增量在1.58~2.34mg/kg。

圖5生物炭調理劑施用對土壤全磷含量隨時間變化的影響

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圖6生物炭調理劑施用對土壤速效磷含量隨時間變化的影響

④生物炭施用對茶園土壤鉀含量的影響

施用豬糞炭調理劑能增加土壤全鉀的含量（圖7）。這是因為調

理劑自身氮磷鉀等養(yǎng)分含量較高，添加到土壤中后能夠顯著增加土

壤中的養(yǎng)分供應。如圖7所示，豬糞炭調理劑施用5個月后，土壤

全鉀增量在0.02~0.18g/kg，且隨施用量的增加而增加。在同一施用

量下，豬糞炭和秸稈炭調理劑對土壤全鉀的提升效果無顯著性差異，

這是因為兩種調理劑本身所帶的全鉀含量相差不大。

圖7生物炭調理劑施用土壤全鉀含量隨時間變化的影響

⑤豬糞炭施用對茶園土壤有機質含量的影響

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施用豬糞炭基土壤調理劑能增加土壤有機質含量（圖8）。經豬

糞炭調理劑處理后，土壤有機質增量在0.04~4.34g/kg，土壤有機質

含量隨調理劑施用量的增加而增加。在同一施用濃度下，秸稈炭基

調理劑對土壤有機質的提高效果優(yōu)于豬糞炭，這是因為豬糞炭的灰

分和鹽基離子含量比較高，適合用于增加土壤養(yǎng)分；而秸稈類生物

質炭則適用于土壤固碳，提升土壤有機質含量。本研究結果說明生

物質炭能夠增加茶園土壤中的有機質含量。

圖8生物炭調理劑施用對土壤有機質含量隨時間變化的影響

（3）生物炭基土壤調理劑對重金屬污染土壤的修復

生物炭基土壤調理劑對重金屬土壤的修復試驗區(qū)稻田位于杭州

富陽新桐鄉(xiāng)某酸性Cd污染農田。農田土壤pH介于5.28~5.83，

平均為5.54±0.09，呈酸性；土壤中總Cd含量介于0.55~0.88mgkg-1，

平均含量為0.67±0.06mgkg-1；有效Cd含量介于0.16~0.22mg

kg-1，平均含量為0.18±0.01mgkg-1；有效鎘含量占總Cd含量介

于19.27%~35.97%，平均值為27.83±3.38%。根據《土壤環(huán)境質量

標準農用地土壤污染風險管控標準》（GB15618-2018）農用地土

壤污染風險篩選值（基本項目），新桐鄉(xiāng)農田土壤鎘含量超標。

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試驗設置：試驗用生物炭基土壤調理劑由豬糞炭制備而成。針

對新桐某Cd污染農田土壤，設置不同溫度熱解溫度制備的豬糞炭

（BCA、BCB、BCC和BCD）、豬糞堆肥（PM）和空白對照（CK）

處理，每個處理3個重復。豬糞炭調理劑施用量設置4個添加梯度

（即炭基調理劑施用量分別占表層土壤總重量的0.2%。

對于土壤有效Cd來說（圖9），試驗前期有效Cd含量介于

0.16~0.22mgkg-1，平均含量為0.18±0.01mgkg-1。與對照相比，施

用豬糞有機肥對土壤有效Cd含量無明顯影響；豬糞炭基調理劑在

高施用水平下可以顯著降低分蘗期和成熟期土壤有效Cd的含量。

與對照相比，BCA1/B1/C1/D1土壤有效態(tài)Cd降低約3%~15%，

BCA2/B2/C2/D2土壤有效態(tài)Cd降低約16%~20%，

BCA3/B3/C3/D3土壤有效態(tài)Cd降低30%~50%。BCA4/B4/C4/D4

土壤有效態(tài)Cd降低約70%~80%。且隨施加量的增加而減少有效

態(tài)Cd的含量。這可能由于生物炭施用后土壤pH相較于對照有所

上升，土壤中Cd的移動性下降，從而降低了土壤有效Cd的含量。

成熟期土壤有效Cd含量升高，可能由于水稻生長根系分泌有機酸

促進根際土壤有效Cd含量的增加。

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圖9新桐施用豬糞和生物炭調理劑對酸性土壤有效Cd的影響

由圖10可以看出，對照處理土壤中Cd主要以酸可提取態(tài)存

在，占40%左右。分蘗期對照組弱酸可提取態(tài)占比為46%，與對照

組相比，分蘗期豬糞有機肥（PM1、PM2）酸可提取態(tài)Cd的百分

比降低了12%和15%，殘渣態(tài)增加了18%和20%，土壤中Cd由酸

可提取態(tài)向殘渣態(tài)轉化；豬糞炭基調理劑處理中，Cd酸可提取態(tài)均

向可還原態(tài)和殘渣態(tài)轉化，1%施用量時轉化程度最明顯，與對照組

相比，BCA3酸可提取態(tài)降低了16%，可還原態(tài)和可氧化態(tài)減少了

3%，殘渣態(tài)增加了16%；BCB3酸可提取態(tài)降低了13%、可氧化態(tài)

增加了1%、殘渣態(tài)增加了13%；BCC3酸可提取態(tài)顯著降低了11%，

可還原態(tài)和可氧化態(tài)增加了1%、殘渣態(tài)增加了6%；BCD3酸可提

取態(tài)降低了10%，可還原態(tài)和可氧化態(tài)增加了4%，殘渣態(tài)增加了

6%。至成熟期時，與對照相比，PM1比PM2轉化更明顯，比PM2

多轉化了5%；與分蘗期相比，豬糞炭調理劑施加0.5%添加量時向

殘渣態(tài)轉化的更明顯。BCA2酸可提取態(tài)降低了13%，殘渣態(tài)增加

了13%；BCB2酸可提取態(tài)降低13%，可還原態(tài)和殘渣態(tài)增加了2%

和16%；BCC2酸可提取態(tài)降低了10%,可還原態(tài)降和殘渣態(tài)增加了

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