生物質炭的固碳減排與合理施用

謝祖彬，劉 琦

（1.土壤與農業可持續發展國家重點實驗室，中國科學院南京土壤研究所，南京210008；2.南京林業大學林學院，南京210037；3.南方現代林業協同創新中心，南京林業大學，南京210037）

氣候變暖和糧食安全是當前人類所面臨的重大挑戰。自1750 年工業革命以來，化石燃料燃燒、土地利用變化等造成大氣中溫室氣體（CO2、CH4、N2O）濃度持續上升，致使地表溫度升高了0.78 ℃[1]。氣候變暖會導致海平面上升、極端氣候增加、生態系統惡化，給人類的生產和生活帶來重大影響。同時，世界人口持續增長，糧食安全問題也越來越嚴峻[2]。

生物質炭（Biochar）在巴西亞馬孫流域考古中的發現，引起了人們利用生物質炭來解決氣候變化和糧食安全問題的興趣[3]。生物質炭是由動植物生物質（秸稈、木屑、畜禽糞便等）在完全或部分缺氧的條件下經高溫熱解炭化產生的一類高度芳香化的物質，其結構穩定，難以被微生物分解[4]。亞馬孫流域黑土（Terra Preta）有上千年的歷史，在遠古人類活動的影響下，其積累了大量的因不完全燃燒而產生的生物質炭，這種土壤比周邊同樣類型但不含生物質炭的土壤具有更高的肥力和碳含量[5-6]。研究者受此啟示，認為向土壤中添加工業化生產的生物質炭可以快速復制出亞馬孫流域黑土，不僅可以提高土壤碳庫，增加對大氣CO2的固持，而且還能改良土壤，促進作物生產[7]。

土壤是陸地生態系統中碳儲量最大的有機碳庫（1550 Pg），是陸地生物圈植被碳儲量的3倍和大氣圈碳儲量的2 倍[8]。因此，增加全球土壤碳庫在抑制大氣CO2濃度升高和減緩全球氣候變暖具有重要的意義[9]。……