Soil Science and Plant Nutrition丨秸秆生物炭添加对西南喀斯特地区农业土壤质量和温室气体通量的影响

论文内容

研究背景：

农业生态系统是温室气体(ghg)排放/消费平衡的关键环境，占人为甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放量的47%和58%，占2005年全球人为温室气体总排放量的10-12%。温室气体的通量平衡与土壤性质和基质输入密切相关，而土壤性质和基质输入会受到土壤管理措施的强烈影响。因此，需要制定适当的战略，以减少这些气体和固碳。最近，生物炭作为作物残茬在部分或全部缺氧条件下热解的生化稳定副产物，被认为是一种有益的土壤改良剂，通过长期的碳(C)固存来缓解气候变化此外，生物炭具有通过直接和间接机制调节旱地农业土壤温室气体排放的潜力。

研究内容：

生物炭应用的实际效果取决于各种因素，例如特定地点的土壤类型和水分平衡，甚至可能取决于作物类型。据报道，生物炭的高孔隙度同时对改善土壤结构和持水能力非常有益。在热解过程中，生物质原料中的大部分钙(Ca)、镁(Mg)、钾(K)、磷(P)和植物微量元素以及约一半的N和硫(S)被分解成生物炭组分(Laird et al . 2010b)。因此，生物炭改良剂使大部分养分返回到它们原来的土壤中。生物炭还增加了土壤保留植物养分的能力，从而减少养分的淋失。因此，使用生物炭作为土壤改良剂可以增加养分和保水特性，从而提高作物产量。

目前，支持这些假设的野外数据很少，而且以前关于生物炭对土壤质量和温室气体通量影响的大部分工作都是在相对较短的时间框架的野外试验中进行的。

因此，我们的研究目标是全面了解不同速率的生物炭对整个生长季节土壤温室气体排放和土壤性质的长期影响。

Table 1. 生物炭改良后的土壤理化性质

Fig 1. (a) N2O， (b)CH4和(c)在生物炭修正和对照区测量的二氧化碳(CO2)通量。

Table 2. 不同处理在整个生长季(6个月)的土壤温室气体通量

Table 3. 土壤温室气体通量与气温、土壤温度(5厘米深)和体积含水量之间的Pearson相关系数。

研究结论：

本研究揭示了西南地区蔬菜生产系统生物炭田间老化对温室气体排放的影响。尽管二氧化碳排放量偶尔增加，但在整个生长季节没有显著增加。

添加生物炭后，CH4氧化增加，可能是由于土壤透气性较好。N2O排放未见显著变化。因此，本文进一步证明，生物炭对土壤的修正可能通过固碳和增加CH4的吸收来作为减缓气候变化的潜在工具。生物炭改性提高了土壤pH值、硝态氮、有效磷和持水量，但降低了土壤容重。研究结果表明，在土壤和生物炭长期相互作用后，添加生物炭可能首先通过对土壤物理结构和持水能力的影响产生有益效果，而不是通过对土壤C矿化或氮循环的抑制作用产生有益效果，至少在研究的钙质土壤和这种类型的生物炭蔬菜生产系统中是这样。然而，鉴于文献报道结果的高度变异性以及不同生物炭类型的土壤化学、物理和生物过程之间复杂的相互作用，我们的数据并不具有结论性，需要进一步研究其他潜在的机制。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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