[发明专利]一种生物炭改良湿地土壤碳减排的方法

说明书

一种生物炭改良湿地土壤碳减排的方法，通过热解炉快速热解(600℃)芦苇秸秆获得芦苇和互花米草生物炭；基于室内培养的方式，验证了不同芦苇和互花米草生物炭添加剂量对土壤当中三种主要温室气体(CO₂、CH₄和N₂O)排放的影响；基于对培养期间温室气体排放速率的定期监测以及累积排放通量的计算，得出生物炭添加降低了土壤温室气体排放的全球增温潜势，是一种较为有效的碳减排技术。

技术领域

本发明涉及到湿地土壤碳减排的方法，具体为通过芦苇和互花米草生物炭添加降低湿地土壤碳排放。

背景技术

由于气候变化及人类不合理开发利用等原因导致全球湿地萎缩和退化严重，可能会降低其固碳潜力，增加温室气体排放，进而对全球变暖产生较大影响。导致全球变暖的主要温室气体，二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)，自前工业时代以来就在大气中增加，并由于人类活动而呈现持续增加趋势。尽管大气中CH₄和N₂O含量小，但其在百年尺度上的增温效应分别是CO₂的34倍和 298倍。CH₄主要是在厌氧条件下产甲烷菌利用H₂、CO₂、乙酸盐和甲基类化合物等简单物质而产生的，其浓度的升高对全球气候变暖的贡献大约在25％左右。 N₂O主要是在土壤微生物参与下通过硝化和反硝化共同作用而产生的，其对全球温室效应的贡献约占6％。这三种温室气体加起来造成的气候变化占人为排放量的90％以上。为了减轻温室效应对地球的影响，降低大气中的温室气体浓度迫在眉睫。尽管过去20年中各个国家和组织都在努力控制排放，但地球大气中的CO₂浓度自17世纪60年代以来，仍然一直攀升。大多数国际组织努力的目标是减少温室气体来源，或通过从环境中隔离碳来抵消这些来源，以将升温限制在2℃以内。为减缓气候变化的步伐，对湿地温室气体采取减排措施，抑源增汇势在必行。

生物炭，是生物质在部分或全部缺氧情况下热解的产物。应用于土壤的生物炭可以改变土壤物理化学性质，如导电性、pH值、阳离子交换容量、养分循环、孔隙度、容重和微生物群落结构等。已有研究表明，生物炭具有多芳香环结构，表现出高度的生物化学和热稳定性，很难被微生物利用，能够实现生物质碳素与碳循环的长期隔绝，避免生物质碳素在短期内再次以CO₂的形式返回大气圈。且因生物炭具有高度稳定性、多孔性、强吸附性、丰富的养分含量等理化特性，在土壤改良、碳固持、温室气体排放控制等方面具有巨大潜力，生物炭固碳作用是其在缓解气候变化方面最突出的作用。以苏格兰地区为例，使用生物质热解炭化系统能够达到0.4-2.0Mt CO₂-eq/a的减排效果，预计到2050年减排效果将增加到1.5-4.8Mt CO₂-eq/a。生物炭对土壤固碳、温室气体减排的作用因生物炭类型、土壤类型、制备过程而异。有学者研究了竹叶及其生物炭对土壤CO₂通量和土壤水溶性有机碳含量的影响，发现竹叶显著增加了CO₂年累积排放量、水溶性有机碳和微生物量碳的浓度，而竹叶生物炭却对土壤CO₂年累积排放量无显著影响。水稻秸秆生物炭对淹水稻田土壤CH₄排放的抑制作用十分显著，减排量高达47.3-91.2％，而小麦秸秆对旱地农田N₂O排放的抑制作用可达50％以上。

发明内容

一种生物炭改良湿地土壤碳减排的方法，其特征在于，在湿地收割芦苇和互花米草植物，并在厌氧条件下通过热解炉高温热解而制备得到芦苇和互花米草生物炭，将芦苇/互花米草生物炭混合施用进行土壤改良，其中互花米草生物炭添加剂量为1％重量比。