生物质炭添加对土壤氧化亚氮排放影响的研究进展

来源：南京信息工程大学学报·自然科学版杂志2022年第1期北京时间：

作者：郭凡婧，申卫收，熊若男，王一頔，李天玲，王玉军

单位：郭凡婧,南京信息工程大学环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044,申卫收,南京信息工程大学环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044,wsshen@nuist.edu.cn熊若男,南京信息工程大学环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044,王一頔,南京信息工程大学环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044,李天玲,南京信息工程大学环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044,王玉军,中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室/中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008

摘要：氧化亚氮(N2O)是一种会破坏平流层臭氧的长寿命温室气体,农业土壤是大气N2O人为排放源中的最大贡献者,因此减少农业土壤N2O排放十分迫切.生物质炭是生物质在低温限氧条件下热解产生的碳材料,具有丰富的孔隙结构.已有研究表明,生物质炭是减少土壤N2O排放的重要手段之一,但对其影响效应和机理的系统报道很少.本文论述了生物质炭对土壤中N2O排放的影响,重点从生物与非生物的角度讨论了生物质炭影响土壤N2O排放可能的机制.从生物角度来看,生物质炭的石灰效应会升高土壤pH、改变土壤中微生物过程从而促进N2O还原为N2,同时生物质炭也会作为电子穿梭体加快这一过程.另外,生物质炭还会增加含有nosZ基因的反硝化细菌数量,促进N2O的还原.而当土壤中N2O主要来自于硝化作用时,生物质炭增加土壤中氨氧化细菌amoA丰度,进而增加土壤N2O排放量.从非生物角度来看,生物质炭能吸附N2O降低土壤N2O释放量,随后其表面的C=C可能会与N2O发生加成反应进而消耗N2O.最后,本文归纳了生物质炭对土壤N2O的影响主要取决于生物质炭特性(原料、热解条件、C/N、施用量、老化程度)、氮肥施用量与土壤理化性质等,同时总结了当前利用生物质炭减少土壤N2O排放研究的不足之处,并对利用其减排土壤N2O的发展方向进行了展望.

关键词：农业土壤;碳中和;生物质炭;氧化亚氮(N2O);nosZ基因

基金资助：国家自然科学基金(41771291);江苏省农业科技自主创新资金(CX (21)3183)