1月31日(ri)土(tu)地科學(xue)與技術(shu)學(xue)院(yuan)李保國(guo)(guo)教授團隊商建(jian)英課題組研(yan)究論文(wen)《在鈣質表土(tu)上施用生物炭誘導(dao)深層土(tu)壤中無機碳(tan)(tan)累積》(Inducing Inorganic Carbon Accrual in Subsoil through Biochar Application on Calcareous Topsoil)被國(guo)(guo)際權威(wei)期刊《環境科學(xue)與技術(shu)》(Environmental Science & Technology)選為封面文(wen)章。該研(yan)究依托(tuo)于中國(guo)(guo)農業大學(xue)上莊實(shi)驗站生物炭的(de)長(chang)期定位試驗,研(yan)究表明生物炭長(chang)期施用于土(tu)壤后(hou)顯著增(zeng)加(jia)了深層土(tu)壤(1米以下)無機碳(tan)(tan)。

圖1 Environmental Science & Technology封面文(wen)章(zhang)
大(da)氣二(er)氧化(hua)碳(tan)(tan)和(he)(he)其他溫室氣體(ti)水平繼(ji)續增(zeng)(zeng)加(jia)(jia),限(xian)制(zhi)了(le)全球實現(xian)《巴(ba)黎協定》將升溫控制(zhi)在(zai)(zai)2 ℃以下(xia)(xia)目標的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)(li)。土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)無機(ji)碳(tan)(tan)是(shi)一(yi)種重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)碳(tan)(tan)形(xing)式,在(zai)(zai)干旱和(he)(he)半干旱地區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)儲(chu)量遠大(da)于相應的(de)(de)(de)(de)(de)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)有(you)機(ji)碳(tan)(tan)儲(chu)量。生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)作為(wei)一(yi)種有(you)機(ji)碳(tan)(tan)封存技術,可以增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)表層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)無機(ji)碳(tan)(tan)。然而,生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)對深(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)碳(tan)(tan)循(xun)環和(he)(he)碳(tan)(tan)儲(chu)量的(de)(de)(de)(de)(de)研究還處于空白。基于商建(jian)英(ying)教授課題(ti)(ti)組在(zai)(zai)2019年(nian)EST文章中(zhong)2發現(xian)膠(jiao)體(ti)級(ji)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)顆粒,尤其是(shi)田間老化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)膠(jiao)體(ti)級(ji)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan),在(zai)(zai)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)中(zhong)具(ju)有(you)較強遷移能(neng)力(li)(li)。商建(jian)英(ying)教授課題(ti)(ti)組探(tan)索了(le)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)長(chang)(chang)期施(shi)用農田后對深(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)碳(tan)(tan)庫的(de)(de)(de)(de)(de)影響。本(ben)研究發現(xian)了(le)田間生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)施(shi)用30、60和(he)(he)90噸(dun)每公頃造(zao)成了(le)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)碳(tan)(tan)總量(0-2米)分別增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)71%、182%和(he)(he)210%,其中(zhong)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)無機(ji)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)顯著增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)主要(yao)(yao)在(zai)(zai)深(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)。在(zai)(zai)深(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)主要(yao)(yao)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)無機(ji)碳(tan)(tan)是(shi)碳(tan)(tan)酸鈣,是(shi)添加(jia)(jia)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)中(zhong)本(ben)身無機(ji)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)100余倍(bei)。施(shi)用在(zai)(zai)表層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)引起深(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)無機(ji)碳(tan)(tan)大(da)量累積的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)制(zhi)如下(xia)(xia):(1)膠(jiao)體(ti)級(ji)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)向下(xia)(xia)遷移,顯著提高了(le)深(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)pH值(zhi),形(xing)成了(le)有(you)利于碳(tan)(tan)酸鹽沉(chen)淀的(de)(de)(de)(de)(de)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)pH環境(jing);(2)遷移到深(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)可以作為(wei)沉(chen)淀核,與水中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)酸根(gen)離子形(xing)成大(da)量碳(tan)(tan)酸鹽沉(chen)淀(圖2)。該研究成果對了(le)解(jie)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)施(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)(chang)期效應和(he)(he)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)深(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)儲(chu)備碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)(li)以及全球范圍內土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)減(jian)少(shao)二(er)氧化(hua)碳(tan)(tan)排放具(ju)有(you)重要(yao)(yao)意義。

圖2 長期施用生(sheng)物炭引起深層土壤(rang)無機碳顯著增加的機理圖
商建(jian)英(ying)(ying)課題組(zu)博士后王(wang)洋(yang)為論文第一(yi)作(zuo)者,商建(jian)英(ying)(ying)教(jiao)授(shou)(shou)為論文通訊作(zuo)者,中(zhong)國(guo)(guo)農業(ye)大(da)學為第一(yi)和唯一(yi)通訊單位。中(zhong)國(guo)(guo)農業(ye)大(da)學李(li)保國(guo)(guo)教(jiao)授(shou)(shou)、李(li)貴桐教(jiao)授(shou)(shou)、林啟美教(jiao)授(shou)(shou)、陳(chen)清教(jiao)授(shou)(shou)、王(wang)祥(xiang)副教(jiao)授(shou)(shou),美國(guo)(guo)康奈爾大(da)學Johannes Lehmann教(jiao)授(shou)(shou)、德國(guo)(guo)哥廷根大(da)學Yakov Kuzyakov教(jiao)授(shou)(shou)、澳(ao)大(da)利亞新(xin)南威爾士大(da)學Stephen Joseph教(jiao)授(shou)(shou)、昆士蘭大(da)學Zhe H. Weng、新(xin)南威爾士第一(yi)產業(ye)部(bu)Lukas Van Zwieten研(yan)究員等都(dou)參與了本(ben)研(yan)究的部(bu)分工(gong)作(zuo)。本(ben)研(yan)究得到國(guo)(guo)家自然(ran)科學基金(41771255,42177278),現(xian)代農業(ye)(大(da)宗(zong)蔬菜)產業(ye)技術體系(CARS-23-B15)和俄羅(luo)斯人民友誼大(da)學戰略學術領(ling)導項目(mu)的支持。
① 凡本(ben)(ben)站(zhan)注(zhu)(zhu)明“稿(gao)件來(lai)源:中國教育在(zai)線(xian)”的所有文字、圖片和音視頻稿(gao)件,版權(quan)均屬本(ben)(ben)網所有,任何(he)媒體、網站(zhan)或個(ge)人未經(jing)本(ben)(ben)網協議(yi)授權(quan)不得轉載(zai)、鏈接、轉貼或以其(qi)他方(fang)式復制發表。已經(jing)本(ben)(ben)站(zhan)協議(yi)授權(quan)的媒體、網站(zhan),在(zai)下載(zai)使用時必(bi)須(xu)注(zhu)(zhu)明“稿(gao)件來(lai)源:中國教育在(zai)線(xian)”,違者本(ben)(ben)站(zhan)將依法追究責任。
② 本站注明稿件來(lai)源為其(qi)他媒體(ti)的文/圖(tu)等(deng)稿件均為轉(zhuan)載稿,本站轉(zhuan)載出于非商業性(xing)的教育和科研之(zhi)目的,并不意味著贊同其(qi)觀(guan)點(dian)或(huo)證實(shi)其(qi)內(nei)容的真實(shi)性(xing)。如轉(zhuan)載稿涉及版權等(deng)問題(ti),請作者在兩周內(nei)速(su)來(lai)電或(huo)來(lai)函聯系。




中國教育在線

