增強(qiáng)巖石風(fēng)化(Enhanced rock weathering)已越來越被認(rèn)為是從大氣中封存CO2的有效手段。它是指在土壤中應(yīng)用粉碎的硅酸鹽礦物,通過風(fēng)化反應(yīng),將大氣中的CO2以無機(jī)碳的形式固定在土壤中。然而,土壤有機(jī)碳庫是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫,添加硅酸鹽石粉對土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的潛在影響在很大程度上仍然未知,這為增強(qiáng)巖石風(fēng)化策略在緩解大氣CO2的有效性方面增加了不確定性。
為揭示酸鹽礦物對土壤有機(jī)碳的影響及其調(diào)控因素,沈陽生態(tài)所人工林生態(tài)組團(tuán)隊在中科院會同森林生態(tài)站附近,選取了來自農(nóng)田、種植園、人工林等12種不同土地利用方式的土壤,通過添加硅灰石粉末處理進(jìn)行培養(yǎng)實驗,評估了中國亞熱帶地區(qū)常見土地利用類型的土壤CO2排放對硅灰石添加的響應(yīng)。
結(jié)果表明,在培養(yǎng)期間,添加硅灰石顯著增加了土壤CO2排放量,平均增加為330.97±29.25%(P<0.05;圖1)。在本研究中,約90%的土壤CO2排放量變異是由土壤性質(zhì)變化解釋。添加硅灰石增加土壤pH值、溶解有機(jī)碳和有效硅是導(dǎo)致土壤CO2排放增加的主要原因(圖2)。另外,pH值較低的土壤添加硅灰石后CO2排放量較大(圖3)。基于多種土地利用類型,我們的研究表明,硅灰石的應(yīng)用將導(dǎo)致酸性土壤中的土壤有機(jī)碳礦化的顯著增加,這可能會削弱增強(qiáng)巖石風(fēng)化策略作為CO2封存工具的有效性。
本研究以“Wollastonite addition stimulates soil organic carbon mineralization: Evidences from 12 land-use types in subtropical China” 為題在CATENA在線發(fā)表。人工林生態(tài)組博士研究生顏詠雪和董小涵為共同第一作者,張偉東研究員和汪思龍研究員為共同通訊作者,其他合作作者包括沈陽生態(tài)所方運(yùn)霆研究員等。本研究受到國家重點研發(fā)計劃(2022YFF1303003和2021YFD2201303)、國家自然科學(xué)基金(U22A20612)項目的資助。

圖1 12種土壤在添加硅灰石后CO2排放強(qiáng)度變化

圖2土壤性質(zhì)變化解釋CO2排放強(qiáng)度變異

圖3 初始土壤性質(zhì)與CO2排放強(qiáng)度的關(guān)系




