Nat. Food丨加入生物炭策略可以实现主要作物的碳中和

论文内容

研究背景：

自2015年联合国制定应对全球变暖的《巴黎协定》以来，许多国家承诺向净零排放过度。全球温室气体排放主要来自农业粮食生产，实现碳中和的途径尚不明确。我国作为农业大国和主要的温室气体排放国，计划在2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和。我国农业生产碳排放占我国碳排放总量的14%，这一目标对我国农业生产制度带来巨大的挑战，其中水稻、小麦、玉米作为我国的主要粮食作物碳排放占农业生产排放总量的70%,其中CH4和N2O排放主要来自农业灌溉和施肥，但是尽管我国对以上情况做出统计，但如何实现碳中和尚不明确。目前存在一系列农业生产实践可以降低净温室气体排放，例如节水灌溉、减少氮肥施用、提高氮肥利用率、秸秆还田等，但是以上这些农业实践方案可能不能实现碳中和。因为在以上种种方法中会导致一方面的排放减少会导致另一方面的排放增加。例如在稻田中当灌溉量减少时会导致CH4排放减少，但同时也会刺激N2O排放。近些年，作物秸秆热解成为生物炭证明了在减少温室气体排放以及提高土壤SOC存量的巨大潜力。

研究内容:

本试验评估了三种不同的管理措施的温室气体排放潜力分别为(1)Straw-CH4-N,将作物秸秆残留从44%提高到82%，同时减少CH4排放和氮肥的施用；(2)Biochar-CH4-N，将82%的作物秸秆制备成为生物炭并施用，同时减少CH4排放和氮肥的施用；(3)IPEG-CH4-N，将IPEG与减少CH4排放和氮肥的施用相结合；BAU为常规管理；IPEG-CH4-N中的IPEG为热解与发电一体化（生物质预处理、热解转化、生物炭分离、冷凝、酸性气体处理和发电）。

Fig.1 中国主要粮食生产的温室气体排放量

Fig.2 不同管理策略对我国主要粮食产量，环境影响和温室气体排放的影响

Fig.3生物炭和秸秆的施用对我国主要粮食生产中土壤有机碳的影响

Fig.4 在不同场景下我国主要粮食生产的京温室气体排放量

Fig.5 不同场景下对粮食安全和环境可持续性的影响

Fig.6 在IPEG-CH4-N场景对我国主要粮食作物生产减少温室气体排放的整体效果

研究结论：

本试验研究发现只有在IPEG-CH4-N场景下可以实现我国主要粮食生产的碳中和，还可以减少活性氮的损失并且减少环境污染和更低的空气污染，同时增加主要粮食作物产量和净环境经济效益，总之IPEG-CH4-N方法可以推动中国农业实现碳中和和环境可持续发展的国家目标。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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