我国典型地带性土壤生物炭激发效应与机理

Biochar is the charred byproduct of biomass pyrolysis, the heating of plant-derived material in the absence of oxygen in order to capture combustible gases. Its key characteristics are related to carbon sequestration. However, biochar may cause larger mineralisation of native soil organic C (priming effects). This has triggered a huge controversy, and the direction and magnitude of priming effects still remains poorly understood. The aim of this work is to conduct Indoor incubation and outdoor in situ experiments to investigate if biochars could cause priming effects in chinese typical zonal soils, by using stable isotope technology. A secondary aim is to determine soil physio-chemical and biological properties to explore the mechanisms of biochar on soil priming effect generated. Based on above research, it could estimate the potential ability of soil carbon sequestration with biochar application, assess potential environmental risk, provide guidance for biochar applications in large scale in China.

生物炭是各种生物质经过高温热裂解后的固体产物，具有高度的芳香性，物理、生物、化学的抗分解性。近些年来，一些科学家提出利用生物炭的稳定性来还田固碳，以缓解温室效应。不过，生物炭的输入可能会促进土壤原有机碳的加速矿化，即土壤的激发效应。目前就生物炭是否会对土壤产生激发效应还存在极大的争议，对生物炭在不同类型土壤上的激发效应的方向与强度还缺乏系统的研究。本课题以生物炭为对象，借助稳定同位素13C示踪等技术手段，在我国典型地带性土壤上开展室内培养与室外原位培养试验，研究不同类型生物炭对土壤激发效应的影响，并结合土壤理化与生物学性质的测试分析，探究生物炭对土壤激发效应产生的机理。通过以上研究，综合客观的估算生物炭的土壤固碳潜力，评估生物炭应用的潜在环境风险，为生物炭在我国大面积推广提供指导。

生物炭是各种生物质经过高温热裂解后的固体产物，具有高度的芳香性，物理、生物、化学的抗分解性。近些年来，一些科学家提出利用生物炭的稳定性来还田固碳，以缓解温室效应。不过，生物炭的输入可能会促进土壤原有机碳的加速矿化，即土壤的激发效应。目前就生物炭是否会对土壤产生激发效应还存在极大的争议，对生物炭在不同类型土壤上的激发效应的方向与强度还缺乏系统的研究。本课题以不同温度（300, 400 and 500 °C）下制备生物炭为对象，借助稳定同位素13C示踪等技术手段，在我国典型地带性土壤上开展室内短期（80天）与长期培养试验，研究发现不同类型生物炭对土壤激发效应的影响有差异，主要取决于物料类型（解释54%变异），此外裂解温度升高会导致激发效应下降，结合土壤理化与生物学性质（高通量测序）分析发现，培养初期（第8天）导致激发效应的微生物类型主要以放线菌和厚壁菌为主，而培养后期（第40天）导致激发效应的微生物类型则主要以真菌（Sordariomycetes、Tremellomycetes）为主。而细菌到真菌随培养时间的演替过程可能导致了土壤的表观与真实激发效应。通过以上研究，综合客观的估算生物炭的土壤固碳潜力，评估生物炭应用的潜在环境风险，为生物炭在我国大面积推广提供指导。