等碳量添加秸秆、秸秆生物炭对土壤碳稳定及碳转化的影响

【目的】探究秸秆和秸秆生物炭在不同土壤含水量条件下还田对土壤碳稳定性和碳转化的影响。【方法】通过土壤培养实验,在土壤中分别添加等碳量的秸秆和秸秆生物炭,在土壤田间持水量的60%、100%和干湿交替条件培养,研究土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(ROC)、CO_(2)和CH_4的变化。【结果】(1)培养60d,等碳量添加秸秆和生物炭使土壤有机碳分别提高48.02%~53.91%和31.55%~42.39%,土壤微生物量碳分别提高243.20%~258.16%和85.67%~101.09%,有机碳损失率表现为秸秆处理(29.27%~34.95%)>生物炭处理(12.25%~21.79%),且秸秆处理的CO_(2)、CH_4累积排放量较生物炭处理分别提高75.40%~398.43%和1394.61%~3201.17%,表明秸秆虽能显著提高土壤总有机碳,但同时会激发土壤有机碳损失,提高CO_(2)、CH_4排放,固碳减排效果小于生物炭处理。(2)土壤含水量显著影响土壤有机碳损失率和碳排放。不同外源碳添加处理的土壤有机碳损失率均表现为田间持水量60%(12.25%~29.29%)≤干湿交替(16.61%~29.27%)<田间持水量100%(21.79%~34.95%)。秸秆处理在田间持水量100%和干湿交替时的CH_4累积排放量比田间持水量60%时分别提高200.96%和139.35%,增幅大于对照组CK。而含水量对生物炭处理的CH_4累积排放量的影响相对较小,分别提高36.26%和20.31%,增幅小于对照组CK,这是由于秸秆具有较高的易氧化有机碳含量,且田间持水量100%促进CH_4排放。【结论】与秸秆还田相比,秸秆生物炭还田可提高土壤有机碳并降低土壤碳损失率,同时,秸秆生物炭可减缓土壤含水量导致的氧环境差异对土壤碳形态的影响,有效减少单位质量土壤CO_(2)、CH_4排放。

生物炭助力固碳减排途径、潜力评估及管理策略

实现“双碳”目标需要提高生态碳汇,生物炭可以作为固碳材料实现生态碳增汇。将生物质废弃质制备成生物炭可实现材料固碳,生物炭施入土壤后可提高土壤有机碳同时减少二氧化碳排放,估算我国每年粮食作物秸秆生物炭还田的固碳减排潜力约为4.78×10^(8)t。提出了农田土地利用结构的合理化、强化农田生物固碳减排技术、生物炭与其他物质施用配施等农田土壤固碳减排管理措施的建议。

P改性生物炭微生物复合材料磷释放特性与阿特拉津去除效果及机理研究

为了实现农田土壤中降污增肥协同增效的目标,本研究采用KH2PO4浸渍热解得到P改性生物炭PBC,并将阿特拉津降解菌D2负载在PBC上制备了生物炭-微生物复合材料DPBC.通过Heldey-P提取法研究材料的磷释放特征,通过吸附解吸实验研究材料对阿特拉津的去除效果,并通过FTIR、生物量以及细胞膜的透过性等探究对阿特拉津的去除机理.结果表明,DPBC总P含量为6.971 mg·g^(-1),是普通生物炭微生物复合DBC的9.67倍.在72 h P总释放量约为30.4%,DPBC的P缓释特性主要是由于其具有多孔的结构对P的吸持以及结晶性磷酸盐的缓慢释放.相较于DBC,DPBC对阿特拉津的去除效果更好,2.5 h可将50 mg·L^(-1)的阿特拉津完全去除,一方面是由于PBC的更大的比表面积、丰富的官能团、降低的pH等有利于D2的负载和对阿特拉津的有效吸附,其次,P改性生物炭可提供更多的P元素不仅促进了降解菌D2的生长,还有利于缓解ATZ对D2细胞膜脂质的过氧化损伤,从而提高了D2对阿特拉津的去除能力及耐受能力.根据降解产物推测DPBC去除阿特拉津的主要通过脱氯羟基化、脱甲基化、脱烷基化等过程最终生成毒性较低的三聚氰胺二酰胺.因此,DPBC是一种高效、稳定、绿色的降污增肥绿色产品.