吴闻澳3柳丹！方先芝倪治华4生物炭农田应用的固碳减排研究进展摘要0农业温室气体排放与生物炭农田减排潜力温宝气体(GHC)过量排放造成的全球气候变化问题受到广泛美注，农业活动是第二大气候变化作为当前世界各国面临的严峻挑战，已严重威胁到人温宝气体排放源，减少农业温室气体排放刘不类的生存与发展.联合国政府间气候变化专门委员会客缓生物炭由生物质在高温限氧条件下热解(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)的第六次评估报告碳，因而减排增汇效果优异，具有参与农业自(Sixth Assessment Report,AR6)表明，人类活动主导的温室气体增排是导致大气、海洋和陆地变暖的主要因素[口.AR6明确指出，当前大气排效果异质性大，影响因素复条多样，因此有必要对其减排效应、影响因素和研完进展进行中三大主要温室气体C02、CH4和N,0的体积分数已经分别高达4.10×104、1.87×106和3.32×10).受此影响，近10年全球地表均温较20世纪初提升了1.09℃.究，同时采用CiteSpace软件进行可视化分斯探究了该领城的发展趋势和研究热点基于国与农业相关的生产活动是温室气体重要排放源之一，其对CH4内外碳交易市场发展特点与程度以及相应配和N,0的排放影响尤为显著[2).据联合国粮农组织FAOSTAT数据和桃战，并提出了相应的解决手段，为生物炭库(http://faostat3.fao.og/home/index..html)统计，2018年全球农业源国碳减排研究的开展和生物炭农田应用项目温室气体排放约93亿tC02©g(二氧化碳当量，下同)，约占全球总人参与碳交易提供了科学指导和建议为温室气体排放的11%.其中：畜牧业是最大的农业源，动物肠道发酵关键词贡献了39.3%的农业温室气体排放，畜牧业的粪便管理贡献了氧化亚氮：碳交易15.2%:化肥使用和稻田CH4排放分别占农业温室气体排放的11.8%和10.1%.此外，其他农业途径如作物秸秆燃烧、农田碳库损失中图分类号S36⑤：X171.1等贡献了农业温室气体排放的16.8%.中国作为拥有巨大人口密度的文献标志码A农业大国，如何减少农业温室气体排放面临着巨大的挑战[4.《中国收稿日期2022-05-30资助项目浙江省基础公益研究计划(L20气候变化第三次国家信息通报》[)表明，中国农业活动相关的温室气C160004)体排放量约占温室气体排放总量的7.9%（约8.28亿tC02g),CH4作者简介傅伟军，男，博士，教授，主要从事区域土和N,0的贡献分别超过了4亿t和3亿tC02g.农业温室气体减排壤碳氯循环及环境信息技术与应用研究是“碳中和”目标实现过程中亟待解决的问题fuweijun@zafu.edu.cn叶正钱（通信作者），男，博士，教授，主要《全球碳捕集与封存现状》报告[刀指出，如果不部署碳捕集、利用从事土壤肥料和土壤重金属污染修复等研究及封存项目(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS),实现“碳yezh@zafu.edu.en倪治华（通信作者），男，研究员，主要从中和”几乎是不可能完成的目标.CCUS指把化石燃料燃烧产生的C02事土壤改良、养分管理、监测评价与农业废弃进行收集并将其安全地存储于地质结构层中或进行资源化利用的工物资源化利用等工作.hzh@163.com程，是“碳中和”的重要实现途径之一[).CCUS相关技术成为世界范1浙江农林大学环境与资源学院，杭州，311300围内的研发热点，中国也对此展开了广泛的试验和探索[].2009年，2浙大城市学院国土空间规划学院，杭州310015华能集团于上海石洞口第二电厂启动了10万/年C02捕集示范项3南京农业大学资源与环境科学学院，南京，目，成为世界上规模最大的燃煤电厂烟气C02捕集装置之一；河北新210095奥集团开发的“微藻生物吸碳技术”，实现了微藻吸收煤化工C0,工4浙江省耕地质量与肥料管理总站，杭州，310020艺，年吸收110tC02;江苏中科金龙环保新材料有限公司C02制备化(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net傅伟军，等.生物炭农田应用的固碳减排研究进展2工产品和原料技术示范以酒精厂捕集的CO2为原便等[4]：食品工业中用于制糖的甘蔗渣、甜菜渣料，制备保温材料和可降解塑料等产品，年C02利用等[3]：污染水体中的污泥和藻类也可以经过预处量达8000t.然而，绝大部分CCUS技术仍处于试验、理并制成生物炭[34，越别示范阶段，难以在全球范围内开展大规模应用].主4)常见的生物炭多来自有机废弃生物质，其原要问题有两方面：一是CCUS技术尚未成熟，难以确料成本相对低廉.保封存的C0,不会逸出并长期稳定；二是项目成本尽管热解过程中的生产成本在现阶段增加了生居高不下，严重影响了现有技术的推广应用9，物炭产业推广的难度，但是生物炭的多领域应用具有别于传统的CCUS技术，生物炭在技术门槛、资源备在未来提升其市场竞争力的潜能[4.比如，对农田消耗、经济成本等方面要求较低，是一种更易实施的而言，生物炭可以实现农业增产提质从而助力粮食固碳减排途径[4).大量研究4]表明，生物炭具有巨大的固碳减排潜力，在减缓气候变化方面其有重1生物炭农田土壤固碳研究进展要作用.生物炭是废弃生物质或有机体在限氧条件下热1.1生物炭对农田土壤有机碳含量的影响裂解生成的固态物质，具有较高的H、有机碳含量土壤有机碳(SOC)储量和植被碳库之和是大气和阳离子交换量，并且具有丰富的孔隙、复杂的官能碳库的3倍，其中地下2m内土壤有机碳库约为团以及巨大的比表面积).生物炭的研究源自科2400Pg(以C计)，因此S0C在调节大气二氧化碳学家在南美洲亚马孙地区对一种名为“Terra Preta”浓度方面具有重要的作用[414.大量研究表明农田的黑色肥沃土壤的研究[21].生物炭的相关报道在施用生物炭可有效增加S0C,但结果存在一定的异21世纪初数量较少，但随着科学研究的不断深人及质性[]整合分析作为一种集成并定量分析多个其生态环境功能的不断挖掘，生物炭在作物增产、污研究从而获得普适结论的方法，可以帮助揭示生物染治理、固碳减排等方面的作用被广泛关注”，24)随着我国“双碳”目标的提出，生物炭制备技术及其生物炭对S0C存在积极影响，施炭后SOC的增幅范固碳效应将受到越来越多的关注.围约在14.3%-101.6%（表1）.不同研究之间存在生物炭基于自身的碳素稳定性、对土壤有机碳差异可能跟搜集的数据量有关，如肖婧等[数据量分解的潜在抑制能力以及热解过程中副产物的循环最少，仅为28对，其整合分析所得结果的异质性也利用，具备直接或间接地减少C0,的排放以及增加最大，生物炭施用后S0C的增幅在14.3%~71.5%土壤碳汇的功能).对农业源的温室气体而言，生物之间，而Gss等[]涉及的数据最丰富，其研究中的炭可以通过吸附作用、改变土壤理化性质和影响微差异也较小.此外，根据表1结果可知，生物炭性质、生物活动等过程发挥减排作用.总的来讲，与其他传土壤性质、气候区、试验条件、田间管理等因素均可统固碳减排方式相比，生物炭优势显著：能影响施炭后S0C的增量[5,7s).尽管有研究表明1)生物炭固碳潜力巨大.有研究报道生物炭在生物炭可能会引起土壤有机质激发效应[四]，但长期全球范围内具备约3.4-6.3PgC02g的温室气体来看生物炭对SOC发挥了积极作用，如Sun等[]开减排潜力[展了8年的田间试验发现，长期施用生物炭增加了2)生物炭的固碳效果相对稳定，而传统的土壤SOC含量，这可能原因是生物炭增加了SOC的稳定固碳方式存在固碳量下降风险例如：林草生态系统性且激发效应随着施用年限的增加而减弱纠带来的碳汇可能会由于火灾、放牧等扰动而被损生物炭的施用可直接增加SOC,且在持续多年耗2]：免耕农业在恢复耕作后可能减少积累的碳施用下对农作物稳产提质[s],表明农田可作为生储量[河：地质封存等CCUS项目亦存在泄露物炭的巨大储库.前人研究表明，生物炭通过参与土壤中的生物地球化学循环，不仅具备“固碳”作用，还3)生物炭的原料来源十分广泛，几乎所有废弃具有“增汇”和“稳汇”的潜力.生物质均可用于制备生物炭，因此生物炭制备技术1)生物炭可促进土壤中植物源的有机碳输人.具备废弃生物质高效处置与碳汇提升的协调效Da等[s]研究表明，施用生物炭后植物生物量平均益3].例如：农林废弃物中常见的秸秆树枝、畜禽粪提高16.0%，这大大增加了地上部的凋落物来源：而(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net