研究人员揭示秸秆生物质炭提高土壤抗酸化能力机制

由于铵态氮肥的过量施用及酸沉降的影响，近年来我国亚热带地区农田土壤加速酸化，导致土壤肥力下降，铝锰毒害加重，危害农作物生长，使作物减产，农民减收。施用碱性改良剂可中和土壤酸度，减轻酸化的危害，但随着作物种植和施肥等农业活动的持续进行，土壤酸化会再次发生。如能通过一定的技术措施提高土壤的抗酸化能力，则可减缓土壤酸化的进程，减轻酸化的危害。土壤 pH 缓冲容量是决定土壤酸化难易的关键因素，增加土壤 pH 缓冲容量可提高土壤的抗酸化能力。此前的研究表明，秸秆生物质炭可提高土壤 pH 缓冲容量，但相关机制至今尚不清楚。

中国科学院南京土壤研究所徐仁扣课题组通过模拟酸化实验结合衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)，揭示了秸秆生物质炭提高土壤 pH 缓冲容量的机制。研究发现添加秸秆生物质炭不仅提高土壤 pH，而且显著提高土壤 pH 缓冲容量，从而提高土壤的抗酸化能力。在常见农作物秸秆中，由花生秸秆制备的生物质炭提升土壤抗酸化能力的效果最显著。生物质炭表面含丰富的含氧官能团，这些弱酸性官能团的阴离子与 H+发生缔合反应，形成中性分子，同时将原先吸附的交换性盐基阳离子释放到溶液中，这一过程是生物质炭提高土壤 pH 缓冲容量的主要机制。实验结果表明，生物质炭表面盐基离子的释放量与质子消耗量呈直线相关;生物质炭 ATR-FTIR 光谱上与 -COO-相关的吸收峰随体系 pH 降低而减小，而与 -COOH 相关的吸收峰呈相反的变化趋势。这些结果为上述机制提供实验证据。该项研究将为我国亚热带地区土壤酸化防治提供理论依据和技术支撑。

相关研究结果在线发表在 Journal of Agricultural and Food Chemistry 上。

南京土壤研究所揭示秸秆生物质炭提高土壤抗酸化能力的机制