《秸稈生物質炭對農田土壤有機碳保持作用及其機制》是潘根興為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：秸稈生物質炭對農田土壤有機碳保持作用及其機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：潘根興
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物質炭農田施用被認為是一種最具潛力的農業上固碳減排措施，但大量實驗室研究提出了生物質炭添加土壤中可能存在對老碳分解的激發效應，這可能削弱其實際固碳減排潛力。本項目採用不同生物質原料熱裂解生物質炭不同用量施用於稻田和旱地，通過實驗室培養和田間實地監測試驗，觀察土壤呼吸變化和土壤碳庫變化，結合有機質分子結構變化研究和微生物分子生態變化分析，研究生物質炭施用下生物質炭/土壤有機碳分解動態與對土壤老碳分解變化以及同位素組成變化。回答：1，生物質炭添加是否會導致對老碳分解的激發效應及其年際持續性；2，生物質炭是否具有對老碳的穩定性或可能促進土壤固碳作用；3，生物質炭對土壤碳循環影響在稻田和旱地間和實驗室培養和田間試驗間的差異性及其原因；最終為認識生物質炭的農田可持續固碳減排效應及其機理提供科學依據。
結題摘要
本項目圍繞秸稈作為農業廢棄物炭化處理後的生物質炭施用於農田對土壤有機碳的保持和穩定作用，採用文獻整合分析、聯網試驗結果整合分析、以往單點施用農田的採樣分析以及同種秸稈不同處理比較試驗，分析秸稈生物質炭施用后土壤有機碳總量、微生物生物量碳（氮）、土壤呼吸（CO2和CH4）的變化規律，並採用有機質組成分子鑑定法、同位素豐度標記法、微生物活性群落分子探針法審視生物質炭施用下碳庫的消長及其作物季/年際消長。主要結果和發現如下：（1）生物質炭施用農田普遍增加土壤有機碳庫，並減緩土壤呼吸更新；（2）生物質炭的可提取活性組分，通過影響植物生長並進一步的植物碳輸入而短期影響土壤呼吸，而不是活性有機碳本身；（3）生物質炭施用多年後增加的碳庫短期多年穩定，生物質炭來源的有機碳和生物質炭施入後增加固定的新有機質是碳庫持續增加的表現；（4）生物質炭施用的農田土壤中，可溶態和游離態有機質組分減少，穩定態或複雜雜環有機質增加，土壤微生物產生多苯環複雜基質適應性群落演替，伴隨碳循環相關酶活性的改變，使表現出低碳代謝，減緩了碳更新，這是生物質炭進一步利於有機質保持的分子機理；（5）秸稈直接還田和秸稈廄肥的有機質分解快速，殘留穩定於土壤在15%以下，大部分當季就呼吸消耗；相反，秸稈生物質炭增加的有機質可占土壤有機質的30%以上，持續多季穩定，極少產生呼吸排放。這種有機碳的穩定增加改善了土壤肥力和作物生產力，提高了氮素效率和降低了溫室氣體排放，促進了系統的生態功能。本研究也再次支持了生物質炭的有機碳穩定作用，提示這種作用與團聚體過程、有機質分子過程和微生物分子生態過程密切有關。其土壤-生物質炭相互作用過程尚需多年的定位研究。項目成果支撐了秸稈生物質炭產業化發展。
