我国生物质炭施用的增产与固碳减排效果评价

来源：《农业环境科学学报》2019 年 03 期

作者：刘成，刘晓雨^*，张旭辉，李恋卿，潘根兴

单位：南京农业大学农业资源与生态环境研究所

摘   要

通过搜集公开发表的文献资料，运用整合分析方法（Meta-analysis）研究生物质炭施用对我国农作物产量和土壤固碳减排潜力的影响。

结果表明，生物质炭施用显著提高了作物产量，平均增产幅度为15.1%，其中旱作作物平均增产16.4%，水稻增产10.4%。试验土壤和生物质炭材料本身的理化特性与田间管理方式均会影响生物质炭施用下作物的增产幅度。土壤酸碱度和质地是影响增产幅度的重要因素：强酸性土壤中施用生物质炭作物增产幅度显著高于中性和碱性土壤；黏土和砂土中施用生物质炭作物增产幅度显著高于壤土。

生物质炭生产过程中的炭化温度对作物产量有重要影响，当炭化温度高于550 ℃时，作物增产不显著。生物质炭施用显著降低了农田土壤氧化亚氮（N₂O）排放量和稻田甲烷（CH₄）排放量，平均降低幅度分别为13.6%和15.2%。 土壤酸碱度和质地显著影响N₂O 减排幅度；生物质炭在中性和碱性土壤中的减排效果显著高于酸性土壤，而在强酸性土壤中N₂O 减排效果不显著；不同质地土壤中N₂O 的减排效果表现为壤土>砂土>黏土，壤土减排量达 33.9%。氮肥施用量高于150 kg·hm^-2时，N₂O 减排效果显著。稻田土壤施用生物质炭N₂O 减排效果优于旱地。土壤质地和酸碱度显著影响稻田CH₄ 排放对生物质炭输入的响应，强酸性或砂性土壤中施用生物质炭CH₄ 减排效果明显，其减排幅度分别为46.1%和25.9%。

我国农田中施用生物质炭，有利于达到增产和固碳减排的效果。今后生物质炭的农田施用应优先选择施用到酸性、黏性或砂性等肥力较差的土壤中，优先选择旱作农田；生物质炭制备时应将炭化温度控制在550 ℃以下。

结   论：

生物质炭农田施用能够显著提高作物产量，减少温室气体排放量，增加土壤碳库储量，其增产和减排的幅度与土壤理化性质、生物质炭本身的特性及农田水肥管理措施等因素密切相关。在强酸性土壤和有机碳含量低的土壤中施用生物质炭，增产幅度更为明显，且砂性和黏性土壤的增产幅度显著高于壤土；当生物质炭的 C/N 较低或炭化温度较低时，更有利于农田作物的增产；生物质炭的旱地施用增产效果优于水田。 

生物质炭在中性土壤、砂土和壤土以及水田中施用对N₂O 的减排效果更明显；而对于稻田，生物质炭施用到极酸性、有机碳含量较低、质地为砂性土壤时，更有利于CH₄ 的减排；在施肥的情况下农田施用生物质炭显著减少N₂O、CH₄ 的排放量，降低了全球增温潜势。今后我国在农田生物质炭应用中，优先选择施用到酸性、黏性或砂性等肥力较差的土壤中，优先选择旱作农田；生物质炭制备时应将炭化温度控制在550 ℃以下，从而达到理想的效果。