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BIOCHAR | 生物炭对气候智能型农业的益处与局限性：综述与中国案例研究

BIOCHAR 农环视界

摘要

过去二十年，生物炭在农业和环境研究方面受到了广泛关注。本文综述了生物炭施用对土壤有机碳（SOC）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）排放和作物产量的影响及相关机制，并探讨了主要的影响因素，包括生物炭原料、热解条件、土壤性质以及农田管理措施。富含木质素的原料经高温热解产生的生物炭由于其稳定的芳香结构，可以减少酸性土壤中CH₄和N₂O排放，增加土壤碳固存。相反，粪肥经低温热解产生的生物炭可以提高低肥力土壤的作物产量。此外，本文量化了中国农田土壤施用生物炭的固碳减排及增产潜力。结果表明，生物炭施用可增加中国农田土壤有机碳储量1.9 Pg C，减少CH₄和N₂O排放量分别为25和20 Mt CO₂-eq/年，同时提高19%的作物产量。尽管越来越多的证据表明生物炭的积极作用，但未来的研究仍需要探索可能削弱或阻碍其应对气候变化和保障作物生产力的潜在因素。生物炭不是全球农田的普遍解决方案，但其在农田、景观或区域尺度上有针对性地应用，特别是在低肥力和砂质土壤中，可以实现作为一种气候智能型管理措施的好处。

图文摘要

亮点

1

总结了生物炭在土壤碳固存、温室气体减排和作物生产方面的研究成果。

2

综述了影响生物炭对土壤功能的影响因素。

3

量化了生物炭施用对中国农田土壤固碳减排及作物产量的影响。

结论

1

高温且长停留时间生产的木质生物炭在减少温室气体排放方面表现出良好的潜力，而低温热解产生的粪肥生物炭，更有利于作物产量的提高。

2

生物炭施用可增加中国农田土壤有机碳储量1.9 Pg C，减少CH₄和N₂O排放量分别为25和20 Mt CO₂-eq/年，同时提高19%的作物产量。

3

除益处外，生物炭改良土壤也存在一些负面影响和局限性，包括生物炭毒性，重金属滞留，促进杂草生长等。

作者简介

薄晓蒙

南京农业大学资源与环境科学学院

博士研究生。主要从事生物炭与农田土壤固碳减排方面的研究。

王金阳

南京农业大学资源与环境科学学院

副教授，硕士生导师，南京农业大学高层次引进人才，钟山学者计划“学术新秀”入选者。在土壤温室气体排放过程与固碳减排机制方面取得了系列创新成果。已发表SCI论文60余篇，ESI高被引2篇，论文累计引用4000余次。

邹建文

南京农业大学资源与环境科学学院

钟山首席教授（二级），江苏省特聘教授，博士生导师。中国土壤学会副理事长，江苏省土壤学会副理事长，国家杰出青年科学基金获得者。享受国务院政府特殊津贴专家，获教育部自然科学一等奖和江苏省科技进步奖一等奖。

论文链接

https://link.springer.com/article/10.1007/s42773-023-00279-x

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