祁阳站揭示镁改性生物炭能改良红壤和实现减排

作者：祁阳站  更新时间：2022-01-18

农田土壤是温室气体重要排放源，约占温室气体总量的10%-12%。减少农田温室气体排放是世界各国确保粮食安全和应对全球气候变暖的重要战略。红壤是中国南方丘陵区主要的耕地资源，然而，受土壤自身性质和人为不合理开发等因素影响，导致该区域土壤肥力贫瘠，尤其缺镁（Mg）问题突出，且酸化严重，进而影响温室气体排放。生物炭常被用作土壤改良剂，以改善土壤质量和减少农田温室气体排放。然而，关于生物炭，尤其是镁改性生物炭在红壤改良过程中对温室气体排放的影响尚不明确。

本研究基于祁阳红壤站长期施肥定位试验，添加Mg-改性和未改性生物炭（小麦秸秆）进行改良红壤试验，探究了两种生物炭对红壤理化性质、酶活性、微生物碳和氮（MBC和MBN）以及温室气体（CO₂、CH₄ 和 N₂O）排放的影响。研究发现，两种生物炭均改善了红壤理化性质，增加脲酶和碱性磷酸酶、降低脱氢酶和β-葡萄糖苷酶活性；高添加量下降低MBC，低添加量下增加MBN；显著增加CO₂、降低N₂O 累积排放量（图1）。但是相比未改性生物炭处理，Mg-改性生物炭同时降低了CO₂累积排放量。可见Mg-改性生物炭不仅能够改良和培肥红壤，同时有助于温室气体减排。研究结果对于指导红壤培肥、养分管理和固碳减排具有重要意义。

上述研究成果以“Mitigation of greenhouse gas emissions from a red acidic soil by using magnesium-modified wheat straw biochar”为题，发表在JCR环境科学1区期刊《Environmental Research》（2020年影响因子：6.498）上，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所巴基斯坦籍博士留学生Muhammad Numan Khan为第一作者，中国农科院祁阳红壤实验站博士生导师张会民研究员为通讯作者。研究得到了国家重点研发计划和中央级公益性专项等项目资助。

原文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013935121011749

图1 不同处理下温室气体（CO₂、CH₄ 和 N₂O）的排放通量（左）和累积排放量（右）

注：CK为不施肥处理，WBC₁ 和WBC_2.5分别表示添加量为1%和2.5%未改性小麦秸秆生物炭处理，MWBC₁和MWBC_2.5 分别表示添加量为1%和2.5%镁改性小麦秸秆生物炭处理