《生物碳對土壤碳匯和土壤溫室氣體減排的機理研究》是依託中山大學，由張仁鐸擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：生物碳對土壤碳匯和土壤溫室氣體減排的機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張仁鐸
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
面對全球氣候變化潛在的災難性影響，如何控制大氣中的溫室氣體水平已變成刻不容緩的研究課題。將生物碳套用於土壤中是一種將大氣中溫室氣體匯聚於土壤中、使土地可持續利用、環境可持續發展的極有價值的嶄新方法，即創立起真正的綠色生物碳革命。 該項目將深入研究在生物碳作用下，土壤的物理、化學和生物特性和過程的變化與相互作用，及其對土壤中產甲烷和甲烷氧化過程，硝化和反硝化過程的影響等關鍵問題。通過研究，我們將建立起不同生物碳對土壤物理、化學和生物特性的影響關係，建立起模擬生物碳施加條件下，土壤的物理、化學和生物過程的耦合模型，認識生物碳對農業生態系統溫室氣體減排和土壤固碳的機理，從而提出最佳農業管理措施，通過利用生物碳提高土壤固碳能力、減少農業溫室氣體排放的綜合生態環境效應。
結題摘要
本項目針對生物碳對土壤碳匯和土壤溫室氣體減排的機理，開展了實驗研究與理論探索，主要創新點和研究成果表現在以下幾個方面：（1）不同類型生物碳添加對土壤物理性質和水力性質的影響：不同生物碳（不同製備材料和溫度）添加在早期均促進大團聚體的形成，降低土壤容重，增加土壤中有機質含量，且刺激土壤中微生物的生長，改變土壤水分特徵曲線。（2）生物碳對土壤碳礦化及土壤碳匯的影響：不同生物碳的添加在早期都促進了土壤碳礦化，不同的生物碳添加對土壤中的理化性質和碳礦化速率產生不同影響，儘管生物碳短期內促進了碳礦化，但生物碳中的碳以更穩定的形式存在於土壤中，具有巨大的碳匯能力。（3）生物碳對與土壤碳礦化相關的酶活性的影響：生物碳的添加在早期促進了大多數所測量酶的酶活，土壤碳礦化速率與土壤脫氫酶及β-葡萄糖苷酶呈線性關係，這種酶促反應主要為短期效應，而從長期來看，生物碳的固碳潛能遠大於它對碳礦化的促進。（4）生物碳與土壤中易/難降解有機質之間的激發效應：生物碳的添加極大地促進了葡萄糖的礦化，而對腐殖質的礦化並無顯著影響，生物碳對有機質激發效應的正負及程度隨著生物碳的類型而呈現較大的不同，有機質對生物碳的激發效應也呈現不同的規律。（5）生物碳對土壤N2O排放通量的影響: 300℃生物碳的反硝化作用最強，顯著促進了土壤N2O的釋放，而700℃的生物碳處理卻顯著抑制了土壤反硝化作用，對土壤N2O抑制程度高達80%。（6）生物碳的理化特性對土壤N2O排放通量的影響：添加碳骨架處理能顯著提高了土壤pH，添加300℃和500℃的碳骨架和浸提液的處理增強土壤反硝化作用強度，700℃的碳骨架抑制反硝化作用。300℃的碳骨架十分顯著的刺激了土壤N2O的排放，500℃和700℃的碳骨架和浸提液處理對土壤N2O的排放起到了抑制作用。7）生物碳添加對土壤生物和非生物源N2O 釋放影響：生物碳可以刺激中性農業土壤真菌生長和N2O排放、增加硝氮和鐵的化學反應，產生的N2O可以被交換陰離子鐵所催化還原。生物碳對N2O排放的影響是通過真菌胞外酶參與增強礦化和硝氮和生物碳表面亞鐵反應所產生的。8）不同生物碳施加梯度對生物碳穩定性及土壤群落影響：生物碳施加會顯著改變土壤微生物群落。較低梯度可以提高土壤微生物量，但並不改變土壤微生物群落，而較高梯度則會改變土壤微生物群落。
