資訊 > 市場動態(tài) > 亞熱帶稻田施用生物質炭減排甲烷機制研究取得進展
稻田是重要的溫室氣體排放源,其中甲烷(CH4)排放對稻田總溫室效應貢獻在75%以上。稻田排放的CH4占到全球CH4排放的12%,減少稻田CH4排放對減緩全球溫室氣體排放具有重要意義。生物質炭是有機材料在少氧或無氧條件下裂解產(chǎn)生的一類含碳量高、疏松多孔的物質。生物質炭在農田上的施用具有增加土壤碳固持、減少溫室氣體排放、提高土壤肥力和增加作物產(chǎn)量的效果。中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所土壤生態(tài)與環(huán)境課題組基于前期研究發(fā)現(xiàn),雙季稻田一次性施用生物質炭,能夠顯著增加稻田碳儲量,且在四年內持續(xù)降低稻田CH4累積排放達20-51%,并小幅增加水稻產(chǎn)量。然而有關生物質炭降低CH4排放的物理化學及生物學機制卻不清楚。
為闡明生物質炭降低CH4的物理化學機制,課題組研究人員通過構建基于生物地球化學過程的CH4排放生物物理模型模塊,并將之與水氮管理模型(WNMM)相結合,較好地模擬了施用生物質炭下稻田CH4排放及環(huán)境因子動態(tài)。模擬研究結果表明,生物質炭施用改善了土壤通氣性,提高了土壤氧化還原電位,從而降低了甲烷排放。
針對生物質炭降低CH4排放的微生物學機制是否會隨生物質炭的老化而出現(xiàn)改變這一科學問題,課題組研究人員連續(xù)監(jiān)測了生物質炭施用后4年土壤產(chǎn)甲烷菌和甲烷菌豐度的變化。研究發(fā)現(xiàn),與不施生物質炭的對照處理相比,生物質炭施用年,由于生物質炭本身的無機氮和可溶性有機碳的輸入,土壤產(chǎn)甲烷菌和甲烷氧化菌豐度均顯著增加,但產(chǎn)甲烷菌/甲烷氧化菌豐度比值下降;生物質炭施用后的第2-4年,生物質炭處理額外增加的無機氮和可溶性有機碳已耗竭,土壤產(chǎn)甲烷菌豐度顯著下降,甲烷氧化菌豐度變化不顯著,而產(chǎn)甲烷菌/甲烷氧化菌豐度比值仍下降。產(chǎn)甲烷菌和甲烷氧化菌的群落結構也隨生物質炭施用出現(xiàn)了顯著變化。該研究表明生物質炭的老化顯著改變土壤產(chǎn)甲烷菌和甲烷氧化菌的豐度及其群落組成,長期試驗表明生物質炭施用減排稻田CH4的微生物機制主要是因為生物質炭施用后甲烷氧化菌相較于產(chǎn)甲烷菌其活性未受到抑制,從而使得產(chǎn)甲烷菌/甲烷氧化菌豐度比值下降。這些研究成果的取得,為稻田施用生物質炭來進行固碳減排提供了科學依據(jù)。
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