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土壤水是养分循环和流动的载体，是作物生长的基本条件，也是评价环境干旱的重要因素，是生态系统植物水分的主要来源之一。为了探究生物炭施入土壤后对缓解植物干旱胁迫的效果，本文针对不同热解温度（400℃、600℃和800℃）和反应气氛（CO2和N2）制备生物炭，研究不同热解条件对生物炭保水性能的影响。研究得出：（1）影响生物炭自身吸水保水效果的相关因素主要是其孔径结构，表面亲水官能团数目及自身粒径。具有高孔隙度（比表面积和总孔容）和较多表面亲水官能团（主要是-OH和-COOH）的生物炭确实能提高土壤保水性能。（2）添加生物炭保水剂处理组的小麦干重鲜重及土壤含水率不同程度的增加，其中C800处理组的小麦鲜重干重增长率分别为：11.51%和10.64%，土壤含水率的增长为1.89%。（3）生物炭的施入并不能完全缓解干旱胁迫带给植物的影响，但可以一定程度上减少水的灌溉量。综合生物炭的品质，在热解温度为800℃和反应气氛为CO2下制备得到的生物炭材料（C800）具有较高的保水性能。

生物质是最重要的可再生能源之一，也是唯一在重要化学品生产中替代化石燃料的可再生碳源及绿色能源载体。生物质热解多联产技术制备的生物炭具有可再生、多孔性和良好的表面化学性质，具有很大的吸附应用潜力。本研究采用生物质热解多联产技术，在不同温度条件下，以棉花秸秆、竹屑、油菜秆和稻壳等典型农业生产中生物质制备生物炭。通过研究不同热解温度下生物炭理化特性及吸附典型吸附质（水、二氧化碳、苯酚、亚甲基蓝（MB）等）性能，从而揭示生物炭在热解过程中的演化机制，进而建立不同热解工艺下生物炭理化特性演变与常见典型吸附质吸附性能构效关系，以期为低成本绿色生物炭吸附剂制备与利用提供理论支撑，如图1所示。

土壤微生物在土壤养分循环、固碳、保持肥力，作物健康和增产等方面发挥着重要作用。迄今为止，生物炭添加后对微生物的活性、多样性、群落结构和营养循环过程等研究已经有很多文献可供参考。然而，土壤微生物群体（细菌、真菌和微生物）和生物炭理化性质之间的关系尚没有综述报道。通过这篇研究，我们得出这样的结论：生物炭通过直接为土壤生物提供促生长剂或间接改变土壤的基本性质来影响土壤微生物的生长、多样性和群落结构。生物炭的多孔结构，不稳定有机碳，高pH和生物炭的电化学性质对土壤微生物的丰度、群落结构和氮磷循环具有重要作用。然而不同原材料和热解温度下制备的生物炭对其影响不同。最后，我们提出了目前仍然不甚了解或者有争议的研究方法和问题，展望了生物炭添加对微生物影响的未来研究方向。

生物炭是一种已知的土壤改良剂，已被发现可以减轻土传引起的植物病害，然而目前相关机制知之甚少，尤其是微生物与生物炭的相互作用方面。在本研究中，我们通过室内研究和田间试验，研究证明了一种同时定殖于多种生物炭（花生壳生物炭、稻壳生物炭和竹生物炭）中的生防菌，可同时减轻小麦茎基腐病和赤霉病。通过生物学特性、生物炭吸附试验、抗真菌特性试验和菌株相互作用试验等方法对该菌株进行了研究，旨在回答以下问题：(1)对小麦赤霉病菌Fusarium graminearum(F. graminearum)的抑菌作用是由生物炭中的微生物导致，还是生物炭自身特性或其他可能性；(2)揭示生防菌的来源、基本生理特征和抑菌特性以及其与Bacillus subtilis(B. subtilis)等其他生防微生物的相互作用；(3)生物炭浸提液的田间抑菌效果。

镉（Cd）是目前最受关注的农田重金属污染物。原位化学钝化技术作为一种最简易有效的措施，可改变土壤Cd赋存形态，降低其迁移性和生物有效性，进而减少其在生物体内的积累。关于原位化学钝化，如何保持修复材料的稳定性和长效性，将制约其在污染土壤治理中的应用。

热解炭化工艺能够实现污泥的快速减量化与无害化已成为共识，制约其产业化应用的关键环节在于终端产物污泥生物炭的资源化利用问题。鉴于生物炭能够增加土壤持水度、调节pH、改善微生物环境，因此，有关污泥生物炭作为土壤改良剂的研究近年来已经得到广泛关注，但有关其施加于碱性土壤的研究依然不足。中国科学院城市环境研究所余广炜研究组，基于田间实验研究了碱性土壤施加污泥生物炭对玉米生长的影响，并探究了不同玉米生长期重金属的迁移转化特征，以期为污泥热解处置终端产物的合理利用提供理论与数据支撑。研究表明，在实验条件下，施加污泥生物炭可降低土壤铵态氮浓度，提高有效磷和速效钾的浓度；当污泥生物炭施加量为1500 kg/hm2时，玉米呈现出最佳的生长状态，与控制组相比百粒玉米干重从32.11 g增加至35.07 g，玉米产量提高10%左右。碱性土壤中施加适量生物炭对重金属浓度变化没有显著的影响，但玉米种植促进了土壤中重金属向更稳定的形态转化；成熟期的玉米粒中Mn、Ni、Cu和Zn的浓度分别从控制组中的5.54、0.83、2.26和27.15 mg/kg减少至4.47、0,62、1.30、23.45 mg/kg，玉米的食用风险明显降低。此外，研究还发现，污泥生物炭和肥料联合施用会进一步促进玉米生长，降低重金属潜在生态风险。