BIOCHAR | 生物炭对土壤团聚体的影响与制备温度和培育时间有关

土壤团聚体的形成和稳定性对土壤的结构性具有十分重要的作用，它不仅影响土壤的物理特性（如孔隙度、温度等），还影响有机质的微生物分解过程以及植物养分的利用率等。然而，目前生物炭对土壤团聚体的影响尚无定论。本研究猜测研究结果的不一致性与不同研究者采用的生物炭类型和实验进行时间不同有关。因此，率先分析了不同类型生物炭添加入土壤不同时间后，土壤团聚体的粒径分布和平均重量直径（MWD）变化趋势，并阐明了潜在机制。

结果表明，将生物炭加入土壤1个月和3个月后，大团聚体的含量无显著变化，但微团聚体显著增加。但当时间延长至6个月，生物炭的加入使得大团聚体的含量得到了显著增加，与此同时，MWD明显提升（图1）。此外，发现较低温度下制备的生物炭对土壤大团聚体和MWD的影响程度更显著，尤其是3%的施加量下。

图1 生物炭加入土壤不同时间后土壤团聚体的平均重量直径（MWD）

通过元素分析、SEM-EDX以及微生物量碳等表征分析（图2和3），发现1个月和3个月时间内，生物炭的老化强度较弱，与土壤组分之间未发生强烈的相互作用，观察到的微团聚体增加主要源于生物炭自身的输入。相比之下，培养时间延长到6个月，生物炭（尤其低温制备的生物炭）与土壤矿物质或土壤微生物发生较强的相互作用，因此其会作为一种额外的胶合剂，促进小团聚体粘合成较大的团聚体，最终导致大团聚体含量和MWD的增加。

图3 原始生物炭（a）和从1年土壤中分离的生物炭（b）的SEM-EDX图

本研究结果解释了造成目前研究中生物炭对土壤团聚体的影响尚不明确这一现状的原因，同时为深入理解生物炭对土壤团聚体形成的影响提供了科学依据。

研究成果以“Impact of biochar amendment on soil aggregation varied with incubation duration and biochar pyrolysis temperature”为题在线发表于生物炭研究领域国际权威期刊BIOCHAR（DOI: 10.1007/s42773-021-00097-z）。论文第一作者为广东工业大学环境生态工程研究院韩兰芳博士，通讯作者为北京师范大学环境学院孙可教授。该研究工作由广东工业大学、北京师范大学和江苏省农业科学院共同完成，得到广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队（2019ZT08L213）和国家自然科学基金（41977299和42007013）等项目联合支持。

论文链接：

https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs42773-021-00097-z