前言
生物炭與堆肥混合搭配使用，是行之有年的有效方式。相關研究相當多，但實務運用時往往需要現場經驗，並沒有一套統一施作標準。
新的統合研究分析結果顯示，原則上還是以中間策略為佳，無論是施用的量或能夠監測的環境指標，都需要掌握在較中庸的情境。
生物炭讓堆肥更「氣候友善」
一項全球性分析發現，在堆肥過程中添加生物炭（biochar） 可顯著減少甲烷（methane） 與氧化亞氮（nitrous oxide） 排放，而二氧化碳（carbon dioxide） 的排放量則幾乎不變。這項研究整合了 123 篇論文、超過 1,000 次堆肥試驗 的結果，從本來差異極大的資料中，得出一致而明確的結論。
生物炭如何減少氣體排放
生物炭是由生質物加熱後形成的富碳固體，像一塊高孔隙度的海綿，在高溫潮濕的堆肥堆中能吸附空氣與水分，進而影響微生物活動與氣體生成的過程。
相較於二氧化碳，甲烷與氧化亞氮的暖化效應更為強烈。評估顯示，氧化亞氮的百年暖化潛勢（GWP）高出數百倍。因此，即使二氧化碳排放幾乎不變，只要能降低前兩種氣體，堆肥的氣候效益便能顯著提升。
這項分析由南京農業大學（Nanjing Agricultural University, NAU） 的 徐婧帆（Jingfan Xu） 主導，重點探討不同堆肥條件的調整如何影響氣體組成與養分流失。
「生物炭就像一種能改善通氣、吸附有害氣體並穩定養分的海綿，」徐婧帆表示。這樣的平衡讓最終堆肥能保留更多氮素，供植物吸收利用。
全球數據揭示生物炭效益
這項研究屬於統合分析（meta-analysis），是一種結合多項研究結果的統計方法，可辨識出單一實驗難以發現的模式。研究顯示，生物炭在多種有機原料與不同氣候條件下皆具顯著的減排效果，而非僅限於少數受控的實驗室系統。
細部結果則揭示了生物炭在實際應用中的最佳條件。作者指出，電導度（electrical conductivity, EC）——即可傳導電流的鹽類濃度——若過高，會削弱生物炭的正面效應。
讓廢棄物循環更具氣候效益
研究團隊同時指出，酸性環境也是一項挑戰，因為酸性會削弱堆肥的緩衝能力，使氮元素更易流失。含水量（moisture） 與酸鹼值（pH） 共同影響氧氣分布與微生物化學反應。
當 pH 值維持在中性至微鹼性、含水量處於中等範圍時，生物炭的多孔結構可穩定支持好氧微生物活動。此時，產生甲烷的區域縮小，氮的轉化途徑也會轉向非氣體形式，減少逸散。
「透過精細調整堆肥條件，我們能讓有機廢棄物的循環利用更具氣候友善性，」該研究的通訊作者、四川大學理學院（Sichuan University of Arts and Science, SU） 教授熊正勤（Zhengqin Xiong） 表示。這項分析將過去零散的試驗結果整合成一套清晰的操作指引。
生物炭的添加量與時機
實驗室研究進一步驗證了堆肥中氮行為的機制。結果顯示，經氧化處理的生物炭（oxidized biochar） 相較於未氧化材料，能吸附更多氮元素，並顯著降低氨氣揮發（ammonia volatilization）—— 即有機物分解過程中氨氣逸散的現象。
這一作用機制與全球資料集中觀察到的排放減量結果相符。研究指出，添加劑量非常重要，極端劑量的效果都不佳。若生物炭添加量過少，幾乎無法改變堆肥的氣流與化學環境，導致甲烷與氧化亞氮仍會逸出；若添加過多，則可能使顆粒凝結成團，形成潮濕死角，反而助長產甲烷微生物的繁殖。
研究團隊同時提醒，堆肥原料中若含有高鹽分（高電導度），會降低吸附位點並改變微生物活動，削弱生物炭的減排效益。酸性條件也會產生類似影響，因為酸化會減弱生物炭對活性氮的吸附（sorption）能力，使氮素更容易以氣體形式流失。
另一個關鍵過程是硝化作用（nitrification），即微生物將銨離子（ammonium） 轉化為 硝酸鹽（nitrate） 的反應。生物炭表面可微調這條途徑，使更多氮保留在硝酸鹽形態中，而非逸散為氣體。這一轉變有助於解釋，為何在不同材料條件下，生物炭普遍能穩定降低氨氣與氧化亞氮排放。
生物炭堆肥小技巧
在實際堆肥操作中，最大效益來自在添加生物炭前就先掌握好基本配方。
研究發現，若在通風受控的條件下搭配生物炭，無論是畜糞或混合廢棄物堆肥，都能顯著降低溫室氣體與氨氣排放。最新分析將這些成果轉化為可應用於日常管理的實務建議。
堆肥配方應維持在「中間區間」而非極端條件：碳氮比保持中低至中等範圍，含水量穩定適中，酸鹼值維持中性至微鹼性，並避免高鹽分原料或混合物，以免起始導電度過高。
生物炭的添加量同樣以中等劑量為宜。研究指出，適中的投放量可有效減少甲烷與氧化亞氮排放，同時提升堆肥中可被植物吸收的氮；劑量過低則效果有限，過高則可能導致堆體結構不均。
最後，在堆肥熟成過程中需持續監控變化。隨著蛋白質分解，鹽分可能累積、含水量波動、pH 也會移動。透過小幅調整，可讓堆體維持在生物炭能發揮作用的最佳區間。
該研究發表於《Nitrogen Cycling》期刊。
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