GCB丨生物炭应用作为减少农田土壤氮损失(NH3挥发、N2O排放和N淋失)的工具: 全球视角下的选择和缓解力度

论文内容

研究背景：

基于化石燃料燃烧的快速工业发展和重氮(N)施肥的集约化农业生产的人为活动正在推动碳(CO2和CH4)和活性氮(NH3、N2O和水浸氮)向大气和水圈的过度释，以及全球变暖、生态系统酸化、水道富营养化和生物多样性丧失的后果。近年来，由于生物炭具有固碳和调节土壤氮循环的巨大潜力，在农田管理中使用生物炭(一种由厌氧热解产生的顽固性碳质生物质产品)引起了人们的极大关注。据估计，全球生物炭战略能够减少每年多达12%的人为CO2-C当量排放量。然而，生物炭对土壤氮排放的影响仍在争论中，需要进一步调。如果适当的生物炭策略能够有效地减少土壤活性氮的排放，将为应对不断变化的全球环境带来多重效益。

研究内容：

本研究旨在解决目前对生物炭对农田氮排放影响的认识的局限性和不确定性，并制定一个稳健和可持续的生物炭策略来应对全球环境变化。基于文献整理的数据，我们首先采用元分析方法分别研究了生物炭对土壤氮排放的影响;在此基础上，建立了生物炭对全球农田氮素排放影响的RF回归模型。本研究提出了四个问题:(a)土壤、生物炭和环境因素如何影响土壤氮排放?(b)在全球不同地区，生物炭引起的农田氮排放变化有何不同?(c)在全球水平上，生物炭能在多大程度上调节土壤氮的排放?(d)如何将生物炭和土壤特性相匹配，在不危及作物生产的情况下减少土壤氮排放?

研究结论：

在许多情况下，本文中合成的生物炭效应是从单剂量设计和相对较短时间尺度的实验中得出的。因此，目前的全球模拟可以很好地反映单剂量应用后生物炭第一年的效应。从长远来看，生物炭的物理介导效应(如改善土壤孔隙度、持水量和CEC)可能会通过生物炭的风化而保持甚至增加。

相比之下，化学介导的效应(如土壤pH值增加和矿物质营养补充)可能会由于矿物质营养的吸收、离子交换和浸出反应而减。因此，在土壤中引入生物炭可能会为减少氮淋失提供长期支持，而土壤NH3含量增加的风险可能会随着时间的推移而增加，但随着时间的推移，土壤NH3含量的增加可能会增加。然而，生物炭对土壤N2O排放和作物生产的长期影响仍存在争议。在这项研究中，由于缺乏相关的实验数据，目前尚无法对长期或重复添加的任何生物炭效应进行模型预测，这需要进一步的研究。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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