生物炭驱动的土壤修复：在退化土地上平衡碳封存与生态系统恢复

《European Journal of Soil Science》：Biochar-Driven Soil Restoration: Balancing Carbon Sequestration and Ecosystem Recovery in Degraded Lands

本研究探讨了苹果木和稻草来源的未处理及铁改性生物炭对退化草地土壤碳动态和黑麦草生长的影响。结果表明，所有生物炭处理均增加土壤有机碳，其中Fe-ABC处理增加最多（211%）。铁改性生物炭显著提高植物根系长度和生物量，但未改性ABC的碳管理指数（CPMI）最高，显示稳定碳与活性碳的平衡。

　　

摘要

草地退化对全球碳封存能力和生态系统服务的提供构成了严重威胁。本研究探讨了由苹果木（ABC）和稻草（RBC）制成的原始生物炭及铁改性生物炭（ABC和RBC）对退化草地土壤中碳动态及黑麦草（Lolium perenne L.）生长的影响。在田间试验中测试了四种生物炭处理方式（ABC、RBC、Fe-ABC和Fe-RBC）。结果表明，所有生物炭处理均增加了土壤有机碳（SOC）含量，其中Fe-ABC处理的SOC含量比对照组高出211%。铁改性生物炭（Fe-ABC和Fe-RBC）显著促进了植物根系长度、植株高度和地下干生物量的增长。然而，未经改性的ABC获得了最高的碳池管理指数（CPMI = 169.49 ± 16.70），该指数是评估土壤碳池规模（储存量）和活性（稳定性）的关键指标。这一结果表明在SOC稳定与活性碳维持之间实现了最佳平衡。Fe-ABC处理使土壤无机碳（SIC）含量减少了23.5%，这归因于酸化作用导致的碳酸盐溶解（pH值从8.26降至7.77），同时可能增强了植物对溶解无机碳衍生物的吸收。我们的研究结果强调了基于应用需求的生物炭选择的重要性。对于退化草地而言，Fe-ABC由于其更强的稳定SOC形成的能力而成为更优选择；而Fe-RBC则在快速植被恢复和生产力提升方面展现出更大潜力。当需要兼顾碳储存与碳稳定性的平衡时，ABC是最合适的改良剂，它能有效增加碳储存量而不导致土壤惰性化。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者提出合理请求后获取。