BIOCHAR综述 | 生物炭对土壤碳循环的影响

2024-11-18 17:18

摘要

生物炭作为一种有效提升土壤碳储存并降低大气二氧化碳排放的策略，正日益成为应对气候变化及优化土壤碳循环（SCC）的关键途径。之前的综述已探讨了生物炭对温室气体排放的效应，但在生物炭对 SCC 的影响方面仍存在研究空白。本研究旨在通过分析SCC的三个主要过程——总二氧化碳排放量、总微生物呼吸及碳储存对生物炭施用的响应来填补这一空白。我们进行了一项全球性的荟萃分析，纳入了75项研究及250个观测数据点。结果表明，在施用生物炭后，土壤总二氧化碳排放量平均增加11%，但在置信区间（CI）内并不显著（CI [0%, 23%]），同时总微生物呼吸也未出现显著变化（变化率为10%，CI [−2%, 23%]）。然而，生物炭的施用显著提升了61%的土壤碳储存（CI [36%, 90%]）。本研究进一步探究了影响SCC的关键因素，涵盖试验设计、地理位置、生物炭施用量、原料种类及热解温度等。室内培养实验条件下，生物炭对SCC的所有过程均有积极影响。从地理位置分析，中东、欧洲及亚洲地区，生物炭的施用具有增加土壤碳储存的巨大潜力。此外，增加生物炭的施用量能够同时促进碳储存和总微生物呼吸。原料方面，粪源类生物炭显著提升总微生物呼吸作用，而木质生物炭则主要影响总二氧化碳排放量。值得注意的是，较低的热解温度在改善碳储存和总微生物呼吸方面具有较大潜力。总之，虽然生物炭有望实现碳的封存，但其对总微生物呼吸和总二氧化碳排放的影响仍无定论。

亮点
1：通过荟萃分析揭示了生物炭对土壤碳循环的三个关键过程（碳储存、总二氧化碳通量和总微生物呼吸）的影响。

2：施用生物炭可以显著提高土壤碳储存。

3：生物炭对总微生物呼吸和总二氧化碳通量的影响不显著。

结论
1：生物炭显著增加土壤碳储存，为环境污染治理和缓解气候变化提供了有效的解决策略。

2：尽管生物炭在碳储存方面的积极作用显著，但在影响总微生物呼吸和总二氧化碳通量方面并不明显，其机制及效果需进一步深入研究。

3：试验设计、地理区域及生物炭施用量等因素，均对生物炭在土壤碳循环中的效应产生显著影响。

4：增加生物炭的施用量有助于提升碳储存效果，同时粪源类生物炭对土壤微生物呼吸具有积极促进作用。

5：本研究揭示了生物炭对土壤碳循环影响的复杂性，并指出了未来研究的方向，即需要开展更多深入研究，以全面揭示生物炭的潜在应用价值及其对环境的具体影响。

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