综述:柑橘栽培中生物炭对土壤健康、固碳及减少温室气体排放的探索

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:European Journal of Agronomy 4.5

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  本文聚焦柑橘果园土壤问题,探讨生物炭(Biochar)应用效果。研究发现,生物炭能改善酸性土壤理化和生物学性质,提升土壤健康(Soil health)、促进固碳(Carbon sequestration)并减少温室气体(GHG)排放,为柑橘种植可持续发展提供新思路。

  

引言


柑橘作为全球热门农产品,年需求量持续攀升,中国在柑橘生产上贡献显著。柑橘生长对土壤条件要求严苛,偏好排水良好、砂壤土且 pH 值微酸至中性的环境。土壤的理化与生物学特性,深刻影响着柑橘树的生长态势与果实产量。然而,柑橘果园在发展进程中面临诸多土壤健康难题。土壤酸化现象日益严重,致使养分有效性降低,土壤有机质(SOM)分解加剧,大量养分流失,严重阻碍柑橘树生长,削减果实产量。同时,土壤侵蚀问题突出,肥沃表土大量流失,进一步恶化土壤质量。

土壤有机质是衡量土壤肥力的关键指标,它不仅影响养分供应,还关乎土壤结构稳定性与微生物活性。在柑橘土壤中,即便存在植物残体分解补充的有机质,SOM 含量依旧不足。这会导致土壤结构不佳、持水能力(WHC)下降、微生物活性和多样性降低,同时温室气体排放增加,特别是二氧化碳(CO2),进而加剧气候变化。此外,合成肥料的过度使用、灌溉不合理以及频繁耕作等农业活动,会降低氮肥利用效率,引发氧化亚氮(N2O)排放。

生物炭作为一种极具潜力的土壤改良剂,在应对柑橘土壤问题方面展现出独特优势。它具有多孔性和高含碳量,比表面积大、孔隙丰富,能够有效促进微生物活动。在现代农业中,生物炭应用广泛,随着热解技术的发展,其生产工艺、性能和功效不断优化。研究表明,生物炭在改善土壤健康、固碳以及修复有机和无机污染物方面成效显著。它能够调节土壤 pH 值,提升阳离子交换容量(CEC),增强土壤养分供应能力,为解决柑橘土壤问题提供了有力途径。但目前,生物炭在柑橘酸性土壤中减少温室气体排放的机制,以及与土壤各组分长期相互作用的规律,仍有待深入研究。

综述方法


本研究在文献回顾与数据收集阶段,系统检索了 2015 年 1 月至 2025 年 2 月期间发表的相关文章。检索主题涵盖土壤健康、温室气体排放、生物地球化学、柑橘果园、有机改良剂、酸性土壤、生物炭合成与应用、土壤改良等领域。重点关注生物炭添加对酸性土壤健康的影响,并与未改良土壤进行对比分析。所收集的文章均为原创性研究,为后续分析提供了坚实的数据基础。

柑橘果园土壤:前景与挑战


柑橘产业规模庞大,全球年产量约 14600 万吨,种植范围遍及 140 多个国家,种植面积达 1020 万公顷,年增长率为 2.16%。中国作为柑橘生产大国,种植面积占全球的 28.3%,产量占全国农业总产量的 26.8%。尽管柑橘产业经济效益可观,但在生产过程中面临诸多挑战,土壤问题便是其中的关键制约因素。

土壤健康与柑橘栽培


土壤健康对柑橘生产至关重要,直接关系到果园的发展、产量和可持续性。健康的土壤环境能够为柑橘生长提供氮(N)、磷(P)、钾(K)等关键养分,促进根系的生长、扎根和发育,保障水分供应,同时为有益微生物营造适宜的生存环境。土壤肥力作为土壤健康的核心要素,直接影响柑橘的生长和产量。在柑橘种植中,维持良好的土壤肥力水平,是实现高产优质的基础。

生物炭的生产方法


生物炭是通过对作物残体、工业污泥等生物质进行可控热解而制得的富含碳的物质。制备过程对生物炭的特性、适用性和功效起着决定性作用。生物炭原料来源广泛,具有良好的材料适应性,不仅能解决环境问题,还能创造经济效益,在农业和环境领域具有广阔的应用前景。

生物炭对柑橘果园酸性土壤健康和生产力的作用


在面临酸化、养分匮乏和土壤退化等问题的柑橘果园土壤中,生物炭的添加成为解决这些难题的有效手段。生物炭能够增加土壤孔隙度,改善土壤结构,优化土壤水分管理,精准输送养分,抑制病害发生,减少温室气体排放,为柑橘种植的可持续发展提供了切实可行的方案。

结论与展望


在柑橘果园中使用生物炭,能够显著改善土壤健康状况,优化土壤养分动态平衡,增强微生物活性,最终提高柑橘产量。生物炭的添加能够提升土壤的理化性质,增强土壤持水能力,提高养分有效性,促进柑橘根系的可持续生长和养分吸收。同时,生物炭还能增加土壤微生物的多样性和活性,加速养分循环,抑制有害微生物生长,为柑橘生长创造良好的土壤生态环境。未来,应进一步深入研究生物炭在柑橘果园酸性土壤中的作用机制,探索长期应用效果和最佳施用策略,推动柑橘产业的可持续发展。

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