近日，资源环境学院卢瑛教授和李博副教授团队在华南集约化农田土壤碳氮管理与温室气体减排研究方向取得新进展。研究围绕生物质炭施用对华南集约化蔬菜生产中土壤温室气体减排效果以及微生物学机理等内容进行探索，相关成果在国内外知名期刊Science of the Total Environment（中科院一区，IF=10.754），Applied Soil Ecology（中科院二区，IF=5.509）以及《植物营养与肥料学报》（北大核心梯队期刊）上发表。

团队通过设置集约化蔬菜地种植田间试验，采用静态暗箱法等对集约化蔬菜种植期间的温室气体排放进行周年监测，同时测定土壤理化与生物学性质，探究不同生物质炭施用量对温室气体排放的影响及其微生物作用机制。研究结果表明，生物质炭的施用对菜地土壤CH₄的排放无显著影响，但是能够显著降低周年N₂O排放，对蔬菜具有增产作用，因此能够显著降低集约化蔬菜生产的综合温室效应和单位产量N₂O排放量。但是，生物质炭施用量与温室气体减排量并非线性相关，随机森林分析的结果表明其主要受到土壤pH，C/N，胡敏酸和真菌含量的影响，而20吨/公顷的生物质炭施用量能够在保障蔬菜产量的同时最大程度上降低华南集约化蔬菜生产的综合温室效应。相关论文“Nonlinear effects of biochar on greenhouse gas emissions and soil microbial community composition under intensive vegetable production in South China”、“Optimal biochar amendment rate reduced the yield-scaled N₂O emissions from Ultisols in an intensive vegetable field in South China”分别在上发表《Applied Soil Ecology》和《Science of The Total Environment》上发表。

团队通过设置室内培养试验结合乙炔抑制法，探究了不同温度下新鲜生物质炭与陈化生物质炭对华南集约化菜地土壤N₂O排放的影响。结果表明在反硝化过程中，新鲜生物质炭通过持留NO₃^-减少其参与反硝化过程，进而减少N₂O排放量。陈化生物质炭则通过影响反硝化过程的底物NO₃^-、NO₂^-含量及反硝化功能基因nirK和nosZII的丰度，从而导致土壤氮以NO或N₂形式损失，减少N₂O的排放量。此外，低温抑制微生物的活性，因此在30℃时生物质炭对N₂O减排效果更好，且陈化生物质炭的减排效果优于新鲜生物质炭。该研究为生物质炭对华南地区农田土壤减排时间效应以及陈化减排机理提供理论依据。相关论文“不同温度条件下生物质炭陈化对华南集约化菜地土壤反硝化过程的影响”在《植物营养与肥料学报》上发表。

上述三篇论文中，两篇第一作者均是资源环境学院2021级硕士研究生刘一戈，卢瑛教授和李博副教授为论文的通讯作者，相关研究得到了国家自然科学基金项目（41807021）的资助。（图/文 李博）