近日，我所蔬菜栽培與智慧農業團隊在Science of the Total Environment （中科院一區，IF = 9.8）上發表了題為“Biochar’s dual role in greenhouse gas emissions: nitrogen fertilization dependency and mitigation potential”的研究論文，明確了蔬菜生產係統中生物炭與氮肥用量間的互作效應。我所科技小院駐點研究生李洪昭為論文第一作者，張白鴿研究員為論文通訊作者。中山大學農學院彭宇濤博士，我所李靜博士、資環所盧鈺升研究員和顧文傑研究員參與了研究工作。

　　集約化蔬菜生產體係氮肥用量高，對溫室氣體排放造成較大影響，提升蔬菜生產係統減排能力對推進農業綠色低碳發展具有重要意義。生物炭改良是一種通過土壤碳封存提高作物生產力，並具有減少溫室氣體排放作用的新興技術，但現有的研究報道表明，其在蔬菜生產過程中對溫室氣體減排效應不穩定，可能受其它因素的影響較大。因此，探明影響生物炭減排作用的主要影響因素及其作用機製，為優化生物炭使用方法、集成有效的菜田低碳減排方案具有主要參考意義。

　　本研究分析了來自43篇同行評議文獻中的351組觀測數據，探討了蔬菜生產中生物炭特性、氮肥用量、土壤特性和溫室氣體排放之間複雜的相互作用，重點發現了蔬菜生產係統中氮肥用量對生物炭與溫室氣體排放效果有顯著影響。結果表明，在低氮投入量下（≤300 kg N ha-1），生物炭通過增強對CO2和N2O的吸附能力，表現出良好的減排效果，N2O、CO2和CH4排放量分別比對照降低了18.7%、17.9%和16.9%；然而，隨著施氮量的增加，生物炭作用逐漸演變，生物炭吸附能力飽和、土壤微生物活性變化等因素的相互作用，促進土壤中剩餘氮以氣體形式反向釋放，形成複雜而獨特的氣體排放逆轉機製，表現在高氮輸入條件下（>300 kg N ha-1），N2O、CO2和CH4排放量增加了39.7%、43.0%和27.7%。另外，土壤pH、SOC、生物炭C/N比、pH和熱解溫度是也是影響生物炭調控溫室氣體排放的關鍵因素。綜上，生物炭施用對蔬菜生產係統的溫室氣體排放表現出雙重作用，應用時需考慮氮肥用量及生物炭本身理化特性，從而實現蔬菜生產固碳減排最大化和可持續發展。

　　不同氮肥投入量下生物炭調節蔬菜生產係統溫室氣體排放差異的作用機製

　　該研究得到了必威betways 低碳農業與碳中和研究中心（XTXM202202）、2023年必威betways 高水平農業科技示範城建設（佛山市專項資金）、國家自然科學基金（32002137）、廣東省“十四五”農業科技創新九大攻關公開競賽（2023SDZG08）等項目的共同資助。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170293