Độ ổn định của biochar trong đất: phân tích meta về sự phân hủy và hiệu ứng khởi động

GCB Bioenergy - Tập 8 Số 3 - Trang 512-523 - 2016
Jinyang Wang1,2, Zhengqin Xiong1, Yakov Kuzyakov2,3
1College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, 210095 Nanjing, China
2Department of Soil Science of Temperate Ecosystems, Department of Agricultural Soil Science, University of Göttingen, 37077 Göttingen, Germany
3Institute of Environmental Sciences, Kazan Federal University, Kazan, Russia

Tóm tắt

Tóm tắtĐộ ổn định và sự phân hủy của biochar là rất quan trọng để hiểu sự bền vững của nó trong đất, đóng góp của nó vào việc lưu giữ carbon (C), và do đó, vai trò của nó trong vòng tuần hoàn C toàn cầu. Tuy nhiên, kiến thức hiện tại của chúng ta về khả năng phân hủy của biochar còn hạn chế. Bằng cách sử dụng 128 quan sát từ 24 nghiên cứu về CO2 lấy từ biochar với đồng vị carbon ổn định (13C) và phóng xạ (14C), chúng tôi đã thực hiện phân tích meta sự phân hủy biochar trong đất và ước tính thời gian cư trú trung bình (MRT). Khối lượng biochar bị phân hủy tăng theo hàm số logarithm với thời gian thí nghiệm, trong khi tỷ lệ phân hủy giảm dần theo thời gian. Tỷ lệ phân hủy biochar khác nhau theo thời gian thí nghiệm, nguyên liệu, nhiệt độ nhiệt phân và hàm lượng đất sét của đất. Các giá trị MRT cho các bể carbon biochar dễ phân hủy và bền bỉ được ước tính lần lượt là 108 ngày và 556 năm, với kích thước bể là 3% và 97%. Những kết quả này cho thấy chỉ một phần nhỏ của biochar có sẵn cho sinh học và 97% còn lại đóng góp trực tiếp vào việc lưu giữ carbon dài hạn trong đất. Cơ sở dữ liệu thứ hai (116 quan sát từ 21 nghiên cứu) được sử dụng để đánh giá hiệu ứng khởi động sau khi thêm biochar. Biochar chỉ làm chậm quá trình khoáng hóa chất hữu cơ trong đất (SOM; trung bình tổng thể: −3.8%, 95% CI = −8.1–0.8%) so với đất không có biochar. Hiệu ứng khởi động âm đáng kể thường gặp ở các nghiên cứu có thời gian ngắn hơn nửa năm (−8.6%), biochar từ cây trồng (−20.3%), nhiệt phân nhanh (−18.9%), nhiệt độ nhiệt phân thấp nhất (−18.5%), và lượng ứng dụng nhỏ (−11.9%). Ngược lại, việc thêm biochar vào đất cát đã kích thích mạnh mẽ quá trình khoáng hóa SOM tăng 20.8%. Điều này cho thấy biochar kích thích hoạt động vi sinh vật đặc biệt trong các loại đất có độ màu mỡ thấp. Hơn nữa, các quá trình vô sinh và hữu sinh, cũng như các đặc tính của biochar và đất, ảnh hưởng đến sự phân hủy của biochar cũng được thảo luận. Chúng tôi kết luận rằng biochar có thể tồn tại trong đất theo thang thời gian hàng thế kỷ và có tác động tích cực đến động lực SOM và do đó đến việc lưu giữ carbon.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1890/0012-9658(1997)078[1277:RTFMAO]2.0.CO;2

10.1016/j.chemosphere.2013.10.071

10.1111/ejss.12064

10.1016/j.soilbio.2010.10.014

10.1111/j.1574-4976.2005.00010.x

10.1111/gcbb.12037

10.1029/1999GB900067

10.1007/s00374-008-0334-y

10.1016/j.orggeochem.2005.03.011

10.1111/j.1365-2389.2006.00807.x

10.1016/j.orggeochem.2008.04.020

10.1016/j.soilbio.2011.11.019

10.1111/ejss.12073

10.1007/s00114-006-0083-4

10.1016/j.orggeochem.2006.06.022

10.1029/2007JG000642

10.1111/gcbb.12030

10.1016/j.soilbio.2011.06.016

10.1111/gcbb.12035

10.1007/s004420050381

10.1111/ejss.12094

10.1016/j.agee.2014.02.018

10.1016/j.scitotenv.2013.03.090

10.1007/s11104-011-0773-3

10.1016/j.scitotenv.2006.06.007

10.1002/rcm.3448

10.1016/S0146-6380(98)00194-6

10.1016/S0146-6380(00)00044-9

10.1007/s00374-002-0466-4

10.1890/0012-9658(1999)080[1142:SIIEMA]2.0.CO;2

10.1371/journal.pone.0075932

10.1016/j.orggeochem.2004.03.003

10.5194/bg-5-1339-2008

10.1890/0012-9658(1999)080[1150:TMAORR]2.0.CO;2

10.1111/gcbb.12183

10.1016/j.orggeochem.2010.10.005

10.1016/j.orggeochem.2008.12.004

10.1007/s11430-009-0006-2

10.1016/j.agee.2011.08.015

10.1016/j.soilbio.2011.04.018

10.1021/es1014423

10.1021/es202186j

10.1007/s10533-007-9104-4

10.1016/j.orggeochem.2010.04.007

10.1016/j.quaint.2011.02.037

10.1016/j.soilbio.2015.01.025

10.1016/j.soilbio.2008.10.016

10.1016/j.soilbio.2013.12.021

10.1038/447143a

10.1007/s11027-005-9006-5

Lehmann J, 2009, Biochar for Environmental Management: Science and Technology, 183

10.1016/j.soilbio.2011.04.022

10.5194/bg-4-425-2007

10.1016/j.gca.2008.09.028

10.1016/j.orggeochem.2009.09.007

10.1002/jpln.201400058

10.1111/j.1365-2389.2006.00809.x

10.5194/bg-11-5199-2014

10.1111/gcbb.12194

10.1111/j.1365-2486.2009.02044.x

10.1016/j.soilbio.2013.03.013

10.1002/jpln.200700049

10.1126/science.280.5371.1911

10.1016/j.orggeochem.2009.05.004

10.1021/es903016y

10.1038/ngeo617

10.5194/bg-3-397-2006

10.1016/j.geoderma.2005.01.007

10.1016/j.soilbio.2012.04.005

10.1038/427305a

10.1029/1999GB001208

10.1029/2002GB001939

10.1038/nature10386

10.1016/j.orggeochem.2011.01.003

10.1038/srep03687

10.1021/es302545b

10.5194/bg-9-2847-2012

10.1111/gcb.12459

10.1023/A:1016125726789

10.1080/00103629909370372

Smith P, 2014, Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 829

10.4155/cmt.10.32

10.1016/j.chemosphere.2011.06.108

10.1021/ez500199t

10.1016/j.soilbio.2009.03.016

10.1111/gcbb.12001

10.1016/j.soilbio.2014.02.009

10.1201/b14585-4

10.1038/ncomms1053

10.1016/S2095-3119(13)60704-2

10.1080/17583004.2014.973684

10.1021/es903140c

10.1016/j.soilbio.2011.02.005

10.1111/j.1365-2486.2012.02796.x

Thông tin
Thông tin xuất bản

GCB Bioenergy

Tập 8 Số 3

512-523

Thông tin tác giả