生物炭對土壤凍融過程中二氧化碳和甲烷排放的影響機制研究獲進展

二氧化碳和甲烷是大氣中最主要的兩種溫室氣體，在全球碳循環和氣候變化中扮演著重要的角色。農田土壤是大氣二氧化碳和甲烷的重要排放源之一，如何制定有效的田間管理措施以促進這部分氣體的減排一直是相關領域的研究熱點。

生物炭作為一種新型的土壤改良劑，其在土壤溫室氣體減排方面表現出了一定的潛力。然而，以往研究主要關注的是生物炭對作物播種期或生育期內土壤溫室氣體排放的影響。在中、高緯度和高海拔地區，土壤凍融交替是植物非生長季內發生的一種常見的自然現象。近來越來越多的研究表明，凍融期間土壤溫室氣體的排放量不容忽視，但生物炭對該期間土壤二氧化碳和甲烷排放的影響尚缺乏研究。

針對這一科學問題，科學院新疆生態與地理研究所研究員李蘭海課題組依託伊犁河流域生態系統研究站，以常年經受凍融作用的伊犁河谷農田土壤為研究對象，通過室內模擬土壤凍融過程和生物炭的添加，研究了生物炭對土壤凍融過程中二氧化碳和甲烷排放的影響，同時結合土壤可溶性有機碳含量和微生物量的變化特徵，初步探討了生物炭對該過程下二氧化碳和甲烷排放的潛在影響機制。

研究結果表明，生物炭和凍融交替均促進了二氧化碳的排放，土壤可溶性有機碳含量在凍融初期以及生物炭添加后顯著增加，並與二氧化碳排放量呈顯著正相關，土壤可溶性有機碳含量的增加可能是二氧化碳排放量升高的主要原因；生物炭促進了土壤凍融過程中甲烷的吸收，這可能與生物炭的多孔結構增加了土壤的通透性，從而為甲烷氧化菌提供了良好的環境有關，甲烷吸收量與微生物量碳含量的顯著正相關關係同樣表明了土壤微生物是影響甲烷吸收量的重要因素。考慮到中、高緯度和高海拔地區土壤碳庫的變化會對大氣溫室氣體濃度升高產生重要的影響，建議在將來進行長期的原位觀測試驗來系統地評估生物炭對凍融期間土壤溫室氣體排放的影響。

相關研究以Effects of biochar addition on CO2 and CH4 emissions from a cultivated sandy loam soil during freeze-thaw cycles 為題發表於Plant, Soil and Environment。