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山西农业大学| ER: 中国农田添加生物炭的土壤有机碳固存效率:基于颗粒态与矿物结合态有机碳的视角

2026-04-27 16:10:18

信息

题目：Soil organic carbon sequestration efficiency with biochar addition across the croplands of China: A perspective from particulate and mineral-associated organic carbon

中国农田添加生物炭的土壤有机碳固存效率：基于颗粒态与矿物结合态有机碳的视角

期刊：Environmental Research

IF 7.7√

https://doi.org/10.1016/j.envres.2026.123777

摘要

土壤有机碳（SOC）通常被划分为颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MAOC）。生物炭已被广泛用于提升土壤肥力、作物产量和碳固存能力。有机碳固存效率（OC_se）是评估外源有机碳转化为土壤有机碳库能力的一个指标。然而，在全国尺度上，添加生物炭后POC、MAOC和SOC中OC_se的定量化研究仍十分缺乏。为此，本研究整合构建了一个数据集，旨在评估、解释和预测中国农田添加生物炭后POC、MAOC和SOC中的OC_se。结果表明，生物炭添加对POC、MAOC和SOC中的OC_se均有积极影响，且POC中的OC_se高于MAOC。影响生物炭添加后POC、MAOC和SOC中OC_se的因素是多重的，包括气候条件、土壤性质、试验操作及农业管理措施等。通过机器学习算法，研究稳健地生成了中国农田表土POC、MAOC和SOC中OC_se的高分辨率分布图。在全国尺度上，POC、MAOC和SOC的OCse均值及范围分别为81.2%（8.5%–443.0%）、64.1%（12.4%–424.4%）和136.4%（17.8%–791.3%）。POC、MAOC和SOC的OCse在不同地理区域、气候带、土壤质地、土地类型和种植强度下呈现出空间异质性。具体而言，南方地区、暖温带至热带气候、黏质土壤、水田以及中等种植强度条件下，POC、MAOC和SOC的OCse均较高。总体而言，本研究揭示了土壤碳固存的机制性认识，并为生物炭的可持续管理提供了有价值的指导。

摘要图

图1.中国农田施用生物炭的研究点位的地理位置（a）、Whittaker生物群系（b）及土壤质地（c）分布特征。

表1 中国农田施用生物炭的表土中颗粒态有机碳（POC）、矿物结合态有机碳（MAOC）及土壤有机碳（SOC）的固存效率（OCse）。数值表示均值（范围）。0、1、1.5、2、3 表示年种植频率。其中，0 代表一年内无作物；1 代表一年一熟；1.5 代表两年三熟；2 代表一年两熟；3 代表一年三熟

图2. 添加生物炭后颗粒态有机碳（POC）、矿物结合态有机碳（MAOC）及土壤有机碳（SOC）的固存效率（OCse，a）及其对含量（b）和储量（c）的效应量。误差棒表示95%置信区间。

图3.调控添加生物炭后颗粒态有机碳（POC）、矿物结合态有机碳（MAOC）及土壤有机碳（SOC）固存效率（OCse）的影响因素。影响因素包括气候条件（年平均气温，a；年平均降水量，b）、土壤性质（背景有机碳，c；土壤质地，d）、试验操作（生物炭添加量，e；生物炭添加时长，f）以及农业管理措施（土地类型，g；种植强度，h）。