生物质炭化技术及其在农林废弃物资源化利用中的应用

随着科学技术不断进步和农村经济快速发展,包括农作物秸秆在内的各种农林废弃物总量和种类显著增加,农林废弃物的高效处理及资源化利用已成为制约农业可持续发展的一个难题。生物质炭化技术是近年来新兴的农林废弃物资源化利用新技术。该技术主要通过将农林废弃物生物质炭化并以稳定的碳形式固定形成新型的生物炭产品。生物炭不仅在固碳减排、改良土壤与肥料增效方面具有良好作用,而且在土壤修复与水污染处理等一系列环境资源领域中也具有广阔的应用前景。本文阐述了我国农林废弃物资源化利用的现状以及生物质炭化及生物炭物理化学性质特征,重点探讨生物炭产品在农业及环境资源领域的应用现状与发展前景,并对生物炭技术领域及其在未来农业及环境中的应用进行展望,旨在为农林固体废弃物高效资源化提供新的思路,为农林废弃物的高效循环处理利用提供新的模式。

长期生物炭添加对稻田土壤细菌和真菌反硝化N_(2)O排放的影响

由细菌和真菌驱动的反硝化作用是稻田土壤氧化亚氮(N_(2)O)排放的主要来源,一般认为生物炭通过影响细菌反硝化过程来减少N_(2)O排放,而对真菌反硝化的相关影响机制尚不清楚.以中国科学院常熟农业生态实验基地长期秸秆炭化还田试验田为对象,通过室内厌氧培养和分子生物学技术研究了长期不同生物炭施加量下(空白、2.25 t·hm^(-2)和22.5 t·hm^(-2),分别用BC0、BC1和BC10表示)稻田土壤细菌和真菌反硝化产生N_(2)O的相对贡献及相关微生物的作用机制.结果表明,与BC0相比,生物炭处理显著降低了N_(2)O排放速率、反硝化势以及N_(2)O累积排放量,且3个处理中细菌反硝化贡献均大于真菌反硝化;其中,BC10的细菌反硝化相对贡献率(62.9%)相较于BC0(50.8%)显著增加,BC10的真菌反硝化相对贡献率(37.1%)显著低于BC0(49.2%).生物炭施加显著增加了细菌反硝化功能基因(nirK、nirS和nosZ)的丰度,减低了fungal nirK基因的丰度.相关分析结果表明真菌反硝化贡献率与N_(2)O排放速率显著正相关,与土壤pH、TN、SOM和DOC显著负相关.生物炭可能通过提高pH和碳氮含量等来抑制反硝化真菌的生长,降低相关功能基因丰度,从而减弱了真菌反硝化过程NO还原为N_(2)O的能力,使真菌反硝化过程产生N_(2)O的贡献率显著下降,从而减少了稻田土壤反硝化N_(2)O排放.本研究有助于拓宽对稻田土壤反硝化过程的认知,并为生物炭施用调控真菌反硝化N_(2)O排放提供理论基础.