生物炭調節蔬菜生產系統固碳減排研究獲進展

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 近日，廣東省農業科學院蔬菜研究所蔬菜栽培與智慧農業團隊在生物炭調節蔬菜生產系統固碳減排研究方面取得進展，明確了蔬菜生產系統中生物炭與氮肥用量間的互作效應。相關成果發表于《全面環境科學》（Science of the Total Environment）。

集約化蔬菜生產體系氮肥用量高，對溫室氣體排放造成較大影響，提升蔬菜生產系統減排能力對推進農業綠色低碳發展具有重要意義。生物炭改良是一種通過土壤碳封存提高作物生產力，并具有減少溫室氣體排放作用的新興技術，但現有的研究報道表明，其在蔬菜生產過程中對溫室氣體減排效應不穩定，可能受其它因素的影響較大。因此，探明影響生物炭減排作用的主要影響因素及其作用機制，為優化生物炭使用方法、集成有效的菜田低碳減排方案具有重要參考意義。

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不同氮肥投入量下生物炭調節蔬菜生產系統溫室氣體排放差異的作用機制。受訪者供圖

該研究分析了來自43篇同行評議文獻中的351組觀測數據，探討了蔬菜生產中生物炭特性、氮肥用量、土壤特性和溫室氣體排放之間復雜的相互作用，重點發現了蔬菜生產系統中氮肥用量對生物炭與溫室氣體排放效果有顯著影響。結果表明，在低氮投入量下（≤300 kg N ha-1），生物炭通過增強對CO2和N2O的吸附能力，表現出良好的減排效果，N2O、CO2和CH4排放量分別比對照降低了18.7%、17.9%和16.9%；然而，隨著施氮量的增加，生物炭作用逐漸演變，生物炭吸附能力飽和、土壤微生物活性變化等因素的相互作用，促進土壤中剩余氮以氣體形式反向釋放，形成復雜而獨特的氣體排放逆轉機制，表現在高氮輸入條件下（>300 kg N ha-1），N2O、CO2和CH4排放量增加了39.7%、43.0%和27.7%。另外，土壤pH、SOC、生物炭C/N比、pH和熱解溫度是也是影響生物炭調控溫室氣體排放的關鍵因素。

綜上，生物炭施用對蔬菜生產系統的溫室氣體排放表現出雙重作用，應用時需考慮氮肥用量及生物炭本身理化特性，從而實現蔬菜生產固碳減排最大化和可持續發展。