《生物炭添加对土壤温室气体排放影响的长短期效应研究进展》

  • 来源专题:大气污染防治与碳减排
  • 编译者: 李扬
  • 发布时间:2023-07-31
  •      人类活动引起的大气温室气体浓度增加是气候变暖的主要原因,全球变暖已经成为了当今人类社会所面临的严峻挑战,应对气候变暖的关键是减少温室气体排放和增加生态系统碳汇,由于生物炭特有的理化和生物学特性,将其施入土壤被认为是一种有前景的减排增汇措施.因此进行生物炭对土壤温室气体排放的影响研究对于减缓温室效应和实现"碳中和"具有重要意义.通过综述生物炭对土壤温室气体排放影响的长短期效应及其影响机制,发现生物炭添加对土壤温室气体排放的影响因生物炭原料类型、热解温度、添加量、土壤和植被类型的不同而不同.此外,因老化时间、老化方式和培养方法的不同,老化生物炭对土壤温室气体的减排效应可能增强或减弱甚至消失.同时,在总结现有研究不足的基础上,对未来生物炭影响土壤温室气体排放研究的方向和重点进行了分析和展望,提出了今后应加强CO2、N2 O和CH4排放影响的同步研究、减排与固碳效应的同步研究、不同老化方式生物炭和不同培养方法的联合研究和利用13 C和15 N示踪技术从过程层次上揭示影响机制.
  • 原文来源:https://www.hjkx.ac.cn/hjkx/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20230851&flag=1
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    • 采用田间试验,施用2种城市污泥堆肥(含生物质炭和不含生物质炭),通过静态暗箱-气相色谱法研究污泥堆肥土地利用过程温室气体排放特征,探讨施用污泥堆肥的短期影响作用.结果表明,在观测时间内,N2O排放主要集中在前3周,约占总排放量的87.9%~95.6%.N2O排放量均随污泥堆肥施用量的增加而增加(P<0.05),裸地N2O排放量高于种植作物处理.施用含生物质炭污泥堆肥能减少土壤N2O排放,且随着施用量的增加,N2O减少量越大(P<0.05).CH4排放量较低,在试验前期和后期主要为负,总体表现为吸收CH4.各处理吸收CH4主要集中在第18d以后,其CH4吸收量占总吸收量的52.1%~66.7%.施用含生物质炭污泥堆肥处理CH4吸收量比不含生物质炭污泥堆肥处理低35.2%~62.2%,同时,裸地CH4吸收量明显高于种植作物处理(P<0.05).CO2排放也主要集中在18d以后,约占排放总量的50.5%~61.8%.种植作物能促进CO2的排放,种植作物处理是裸地的1.34~1.57倍.在观测时间内,污泥堆肥土地利用是CH4的弱吸收汇,是N2O和CO2的排放源,施加污泥堆肥能显著增加土壤N2O和CO2的排放.施用生物质炭污泥堆肥短期内能够减少温室气体总排放量,温室气体减排量达到20.41%~62.51%.
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    • 编译者:changjiang
    • 发布时间:2018-01-08
    • 2018-01-02. . 打印. 字体大小: 大 中 小. 关闭.   土地利用变化是全球变化的重要组成部分,对土壤有机碳的动态有至关重要的影响。土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放二氧化碳最主要的途径,对大气二氧化碳浓度都会产生深远的影响。甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体,其增温潜势是二氧化碳的 28倍。透气良好的土壤能氧化大气中的甲烷,减缓全球变暖,因此被越来越多的研究。土地利用方式变化能够通过改变土壤物理化学性质以及微生物群落结构,进而对土壤呼吸和甲烷氧化产生影响。研究土地利用变化对土壤温室气体释放的影响对评估陆地生态系统碳动态有着重要的作用。   中国科学院武汉植物园土壤生态学课题组博士生张倩和助理研究员吴君君在程晓莉研究员的指导下,以丹江口库区农田、灌丛和森林为对象,进行了为期一年的土壤呼吸及其同位素的测量。研究结果表明,造林显著增加了土壤呼吸,造林显著增加了土壤有机碳的数量和质量,从而使土壤呼吸增加。土壤呼吸碳同位素值与微生物碳同位素值呈显著正相关关系,造林改变了输入到土壤中凋落物的碳同位素信号值,进而使土壤呼吸同位素值产生变化。土壤呼吸可以作为土壤有机碳质量和数量较为灵敏的指示器,土壤呼吸较高意味着造林有效提升了土壤有机碳的总量。   同时,助理研究员吴君君在的程晓莉研究员的指导下,以丹江口库区农田、灌丛和森林为对象,运用稳定同位素的方法研究甲烷氧化速率,结果表明造林能够显著增加甲烷的氧化速率,灌丛和森林甲烷氧化速率较农田高 186.3%和 93.5%,造林地甲烷氧化速率的增加和土壤有机碳的质量,氮的有效性以及微生物生物量的增加密切相关,农田较高浓度的无机氮反而抑制了甲烷氧化速率。同时,不同的植被类型对土壤甲烷氧化也有显著影响:豆科植物为优势种的植被类群下的土壤较针叶林类群有更高的甲烷氧化速率,可能是因为灌丛氮的有效性较高所引起的。甲烷氧化过程中,造林地较农田的同位素分馏系数低,证实了造林地更高的甲烷氧化速率。本研究表明在进行造林的过程中,土壤有机碳和氮的增加加强了对土壤甲烷的吸收,降低了温室效应。   本研究得到国家自然科学基金 (31470557, 31270550, 31770563)和中国科学院战略先导专项 B(XDB15010200)的资助,相关研究成果以“ Agricultural land use change impacts soil CO2 emission and its 13C-isotopic signature in central China”和“ Afforestation enhanced soil CH4 uptake rate in subtropical China: evidence from carbon stable isotope experiments”为题分别发表在国际 SCI期刊 Soil & Tillage Research和 Soil Biology and Biochemistry上。