Page 3 - 04高屏地區農業剩餘物現況盤點與生物炭應用發展

地理及氣候因素，每年可實施三期作生產(1期稻作、2期稻作及秋裡作)，但也

因農作生產密集，每年果樹修枝及收穫後之作物殘體，也占據相當可觀之數
量，然其處理方式，常經由露天燃燒或部分粉碎掩埋處理，易造成空污及殘
體分解後CO2回歸大氣。為兼顧農產與環保，若能將此廢棄物進行粉碎後適當
炭化處理製成生物炭(biochar)，並回歸農田土壤再利用，則可增加土壤碳匯

量，而減少CO2回歸大氣，以達到固碳及再生循環利用與土壤改良之效果。
生物炭為生物質(biomass)經由限氧及高溫慢熱解炭化，產生之一種穩定
型態、高度芳香化、難溶性、及富含碳素之固態產物(Sohi et al., 2010)，因其
將生物質成分縮合，施於土壤可將碳儲存於內，並能提供微生物碳源，同時

減少大氣CO2濃度、土壤中無機態N的淋洗及N2O和CH4的釋放，並且可吸附人
工化合物及重金屬物質(Lehmann, 2007; Laird, 2008; Spokas et al., 2009)。其添
加至土壤可改變其理化性質，包含土壤酸鹼值、陽離子交換容量(cation
exchange capacity, CEC)、土壤容重(bulk density)、保濕性及土壤結構，因而

增加土壤養分有效性，進而提高植物生質量之生產(Lehmann et al., 2003;
Atkinson et al., 2010; Sohi et al., 2010)，由此可知，生物炭對於永續農業和土
壤改良為一重要管理工具(Warnock et al., 2007)，並具有潛在的經濟價值(Yoder
et al., 2011)。

生物炭的特性深受原料性質所影響，因而對土壤環境的實際效益也就有
所差異(Wu et al., 2012)，然而，同樣的原料應用於土壤與能量的生產，卻沒
有一致的結果，主要是受到原物料及熱解溫度不同所影響(Antal and Grønli,
2003; Gundale and DeLuca, 2006)，而熱解溫度條件之變化，將會使得產生之

生物炭理化性質之改變。Novak et al. (2009) 研究結果顯示不同原物料生物炭
的表面積均隨著熱解溫度的提升，生物炭表面積隨之增大。且在許多研究結
果均指出，生物炭原料隨熱裂解溫度的提升，其製成生物炭之pH值也明顯增
加，但CEC也隨之下降(Gaskin et al., 2008; Novak et al., 2009; Wu et al., 2012)。

pH值隨熱解溫度提升而增加，主要的原因可能與灰分有關，而灰分的主要組
成物質為Na、K、Ca、Mg (Singh et al., 2010; Sistani and Novak, 2006)。此外，
Gaskin et al. (2008)指出CEC隨溫度上升而減低的原因，可能與酸性官能基隨
溫度上升而減少有關，而Wu et al. (2012)也說明可能是有效性陽離子的減少。

因此，生物炭的pH值與CEC可能是受到養分元素濃度(Na、K、Ca、Mg)的直
接或間接影響而改變。
生物炭能夠增加土壤肥力，提高作物產量，在很多試驗研究中已獲得證

2