【视点】南京大学郭红岩教授团队:钙-木醋液改性互花米草生物炭对滨海盐碱地-巨菌草系统的改良效应

土壤盐渍化和互花米草入侵是中国面临的紧迫环境挑战。利用互花米草制备生物炭是一种潜在的解决方案，但其最佳热解条件和改性效果尚不明确。本研究基于土壤质量指数综合评价，确定250°C为最佳热解温度。随后开发了钙-木醋改性生物炭（CBC），并将其应用于盐碱土-巨菌草（SAS-PG）系统。CBC施用降低了关键的盐渍化参数（pH降低0.93，可交换态钠百分比降低46.05%），同时使SAS的肥力累积指数提高1.88，使PG的净光合速率、生物量和相对饲喂价值分别提高60.77%、55.42%和18.37%。潜在的改良机制涉及酸性官能团释放H⁺中和碱性离子（OH⁻、Na₂CO₃、NaHCO₃）、Ca²⁺与土壤胶体Na⁺发生交换，以及养分补充。本研究为互花米草作为钙改性酸性生物炭在改良中国东部沿海“盐碱土-巨菌草”生态系统中的资源化利用提供了实践支持。

▲图1 改性生物炭研发及其改良盐碱地-巨菌草系统的简要机理示意图

（来源：ScienceDirect）

具体内容如下：

（1）250-650℃热解制备了互花米草生物炭BC250-BC650。对生物炭进行了表征，并将BC250-BC650用于改良滨海盐碱土，同时搭建了浸柱实验进一步验证生物炭对盐碱土的脱盐效率。基于8个指标（土壤pH、孔隙度、氨氮、有效磷、速效钾、溶解性有机碳、电导率、可交换态钠百分比）构建了土壤质量指数，综合评估了BC250-BC650改良盐碱土的效果，最终确定了250℃制备的生物炭BC250效果最佳。

▲图2 基于土壤质量指数综合评估不同温度制备生物炭对盐碱土的影响

（来源：ScienceDirect）

（2）基于盐碱地改良核心—离子交换脱附与抑碱，制备了250℃热解的钙-酸改性互花米草生物炭（CBC）。进一步对比研究了BC250、CBC对滨海盐碱土-巨菌草系统的改良效应。基于钠吸附比（SAR）、可交换态钠百分比（ESP）、肥力累积指数、相对饲养价值等指标评估了盐碱土的脱盐效率、土壤植物的理化响应。

▲图3 评价低温生物碳BC250和改性生物炭CBC对盐碱土-巨菌草系统的改良效果（A-F）。土壤-植物理化性质及关键菌属之间的相关性分析（G-H）。（来源：ScienceDirect）

本文编辑：刘学霖

本文审订：何伟