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生物炭光氧化降低其本身活性碳库及土壤氧化酶活性研究获进展

生物炭光氧化降低其本身活性碳库及土壤氧化酶活性研究获进展

  在自然环境中,生物炭的表面化学性质可被生物-非生物介导的氧化和吸附-解析等过程所改变,比如大气中悬浮生物炭颗粒的表面结构会被太阳光中的紫外线氧化,继而沉降进入土壤或沉积物中。现阶段关于生物炭的研究,多关注新近制备生物炭的生物地球化学动态,而较少关注非生物氧化过程对生物炭后续环境行为的影响。

  中国科学院沈阳应用生态研究所土壤化学组博士王汝振与美国普度大学教授Timothy Filley合作研究,进行了生物炭紫外光氧化-土壤矿化实验研究,获取紫外光氧化生物炭(PyOMUV)和未经氧化生物炭(PyOMW),并结合稳定性碳同位素技术,研究两种生物炭在土壤中的矿化特征。结果表明,前期光氧化阶段促进了生物炭降解,且使生物炭表面含氧基团增加;后续土壤添加实验发现,光氧化阶段导致生物炭表面结构的变化,会显著影响生物炭在土壤中矿化动态及相关降解酶活性。与添加PyOMW处理相比,光氧化使生物炭中活性碳库降解,进而导致其在土壤中矿化速率降低3.7倍,总碳矿化量低13%,土壤多酚氧化酶和过氧化物酶活性显著降低;但PyOMUVPyOMW添加处理下两种氧化酶活性均高于对照处理,两种生物炭添加均抑制了原土壤有机碳矿化(即负激发效应,见图1,韩式1.5分彩开奖记录2)。由此可见,生物炭在环境中非生物氧化过程(如紫外线照射),会显著影响其后续在土壤中生物地球化学动态,降低生物炭和原土壤有机碳的周转速率。

  该研究在土壤学期刊Geoderma上发表(Wang et al. 2017, Photooxidation of pyrogenic organic matter reduces its reactive, labile C pool and the apparent soil oxidative microbial enzyme response)。

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图1 光氧化生物炭(PyOMUV)和未氧化生物炭(PyOMW)添加所产生的激发效应对比

 

图2 两种生物炭添加对土壤有机碳各碳库的影响