Biochar丨生物炭在温带草原上的应用:提供多种生态系统服务的挑战和机遇

论文内容

研究背景：

在绿色革命的推动下，现代农业生产力的提高减少了20世纪中后期对有机干预的需要。然而，随着人们对恢复人为退化的土壤的兴趣日益增加，以及对人为气候变化的认识 和对加强土壤碳固存的兴趣日益加深，生物炭重新受到了人们的关注。最近，在农业部门和更广泛的社会范围，实现“净零”的雄心增强了通过固碳和碳抵消来减少碳排放的动力。已经提出了几种碳封存技术，这些技术可能会增加管理下的草地碳储量。然而，迄今为止，很少有研究对草原进一步储存碳的潜力进行了研究，特别是研究生物炭作为一种可能带来额外效益的碳储存策略的作用(增加营养保持、蓄水能力和植物生产力)。这篇有针对性和批判性的综述旨在找出目前在草地土壤生物 炭应用方面的知识空白、障碍和机遇。我们对生物炭在草原上更大范围应用的一些研究问题进行了整理。

研究内容：

我们总结了生物炭作为草地修正剂的潜力，以及本文作者作为一系列学科(生物炭、草地科学、土壤科学、可持 续土地利用系统、微生物生态学、环境生物学、生态系统服 务提供的潜在净变化)的技术专家的观点。土壤生物化学、 农业经济学、热解和燃料科学)。作者被要求对草原添加生物炭对每个生态系统服务的影响进行打分，然后对结果进行平均，得出最终的分数。表 1 评估了生物炭作为草地土壤修正剂的适用性，而对改良草地生态系统服务提供潜力的净效应(被确定为最有可能被生物炭修正的草地)见表 2。生物炭在耕地系统土壤中的应用是一个比较参考。一般来说，人们一致认为，可耕地仍然是施用生物炭的最有利地区(表 1)，这可能是由于在正常的农业做法中施用生物炭相对容易，以及碳储量增加，但往往枯竭。这也表明，可耕土壤更适合生物炭的最高潜在施用量，对作物生产力的潜在 影响较小。然而，如上所述，草原占用了大量的土地，这些土地可能会被进一步用来隔离 C。专家意见认为，就实用性和经济性而言，改良草原(而非半改 良和未改良草原)可能是最适合生物炭改良剂的(表 2)。相比之下，由于实用性，半改良和未改良草原不太可能适合生物 炭改良剂的应用(如，这些土地往往地处偏远，存在可达性问题，导致农业交通很少，或可能处于某种形式的保护指定之下)、可接受性和 C 储存的有效性。与改良草原相比，潜在的生物炭添加量也 可能低于经济和环境上的可行性。有一种观点认为，在理解经济和社会方面存在很大的不确定性。

研究结论：

综上所述，生物炭有潜力成为土壤碳封存工具，进一步造福农业生态系统。在半永久和永久草地系统的土壤中添加生物炭的探索程度比在耕地种植系统中要小得多。这种研究的缺乏阻碍了生物炭在草原上的广泛应用。在制定有关生物炭的 国家规模政策之前，需要进行更多的研究，以全面评估其对生态系统服务提供的影响，以及在田间/农场规模上的适用性， 并充分了解其生命周期成本。一个关键问题仍然存在;在管理下的草原是否有可能储存更多的 C，而不造成其他生态系统服务的损失?这可能包括评估与其他碳封存技术的结合(例如， 增强硅酸盐岩石风化和铁介导的稳定)，以最大限度地储存碳。然而，在实现这一目标的同时，必须尽量减少对生态系统服务的负面影响，例如，向土壤中添加高营养物质可能会减少生物多样性，并对传粉者产生连锁效应。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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