模拟自然老化后生物炭对上、下层水稻土温室气体排放、理化性质和微生物的影响

来源：江苏农业科学杂志2025年第第9期北京时间：

作者：丁杰;孙福祺;许梦茹;郁祁

单位：1.苏州科技大学环境科学与工程学院，江苏苏州 215009； 2.苏州科技大学环境科学与工程学院江苏省重点实验室，江苏苏州 215009

摘要：生物炭具有出色的吸附效果，并且施加到土壤中时能够有效地固定碳，因此被认为是一种有效的水稻土碳减排措施，但具体效果可能受到土壤深度、微生物群落和生物炭的老化等因素的影响。通过在水稻土中施加不同热解温度(500 ℃和700 ℃)制备生物炭，并采用27% H2O2溶液进行改性以模拟自然老化，进一步通过52 d的厌氧培养试验，探究生物炭在模拟自然老化条件下对水稻土上层(0~10 cm)和下层(10~20 cm)土壤中甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)排放的影响和作用机制。结果表明，在52 d的厌氧培养期间，添加生物炭的土壤样品中CH4的排放量明显低于对照组，其中BC7H处理的上层土和下层土的CH4排放抑制率分别达到了88.2%和86.4%，表明经过H2O2改性后的生物炭具有更好的抑制CH4排放效果。同时，生物炭的添加也影响了土壤的总有机碳(TOC)含量、溶解性有机碳(DOC)含量以及土壤中Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、NO-3和SO2-4等电子竞争受体的含量。微生物分析表明，生物炭的添加明显提高了甲烷氧化菌的相对丰度，尤其是上层土中的unidentified_Methylophilaceae和下层土中的嗜甲基菌属(Methylophilus)，同时降低了产甲烷菌甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta)的相对丰度。综上，生物炭的添加能够有效抑制水稻土中CH4和CO2的排放，特别是添加经过模拟自然老化处理后的生物炭。生物炭通过改变土壤的理化性质和微生物群落结构，增强了土壤中甲烷氧化菌的活性，从而减少了温室气体的排放。本研究为生物炭在农业土壤管理中的应用提供了科学依据，有助于减少稻田温室气体排放。

关键词：生物炭;水稻土;温室气体排放;理化性质;微生物