研究人员希望使用生物炭来应对气候变化

一项新的研究回顾表明，基于自然的技术生物炭 - 一种富含碳的材料 - 可能是农业中帮助缓解气候变化的重要工具。

通过热解制成的过程，一种涉及在低氧环境中加热有机材料的过程，生物炭 - 一种类似木炭的多孔物质 - 长期以来一直被用作作物生产作为土壤改良剂或碳封存剂。近年来，由于其独特的物理结构以及各种农业和环境效益，研究人员已经看到人们对该技术的高度兴趣。

正是由于这些原因，生物炭从大气中去除大量温室气体的潜力值得重新评估，该研究的主要作者，俄亥俄州立大学园艺和作物科学研究助理Raj Shrestha说。

“当农民种植庄稼时，他们施用肥料和/或肥料，并使用不同类型的机械来耕种土壤，”Shrestha说。“在这个过程中，温室气体被产生并释放到大气中。

但农民可以通过将生物炭应用于他们的田地来减轻这种影响，根据最近发表在“环境质量杂志”上的论文。

“如果我们能够说服农民将生物质转化为生物炭有利于土壤的长期可持续性，经济和环境，那么我们将能够看到这项技术的广泛采用，”Shrestha说。

研究人员回顾了在全球范围内进行的200多项实地研究，这些研究检查了生物炭在农业中的应用对一氧化二氮，甲烷和二氧化碳排放的影响 - 导致地球大气变暖的吸热气体。

研究小组发现，土壤中生物炭的含量确实对当地的温室气体排放有可变的影响，从减少到增加，在某些情况下，没有变化。但总的来说，研究小组发现，在野外环境中使用生物炭可使空气中的一氧化二氮含量降低约18%，甲烷含量降低3%。

单独的生物炭也不能有效减少二氧化碳排放，但与商业氮肥或其他有机材料(如粪便或堆肥)结合使用时确实有帮助。

“我们可以通过减少碳源和增强碳汇来实现农业生态系统的负排放，”Shrestha说。减少地球的碳源可以通过减少我们活动中的温室气体排放来实现，增强碳汇 - 提高技术吸收比释放到大气中更多的碳的能力 - 可以通过增加长期土壤碳库来完成通过将有机废物转化为生物炭，他说。

“生物炭的好处在于它有助于这两个方面，以创造净负农业，”Shrestha说。

“现在，当农民将作物残茬留在田间时，在分解过程中只有大约10%至20%的残余碳被回收到土壤中，但通过将相同数量的残渣转化为生物炭，然后将其应用于田间，我们可以将大约50%的碳储存成稳定的碳形式。

由于放置在土壤中的生物炭碳也可以持续几百到数千年，因此它是目前提出的最佳管理实践之一，以实现负排放并防止地球平均温度比工业化前水平升高1.5摄氏度。

根据这项研究，2011年至2020年间，全球温室气体排放量上升：二氧化碳增加约5.6%，甲烷增加4.2%，一氧化二氮增加2.7%，农业约占这些排放量的16%。虽然这样的水平已经导致全球气候系统发生不可逆转的变化，但Shrestha表示，通过帮助遏制农业和林业部门的排放程度，未来的损害可能会减缓。

然而，尽管生物炭作为一种负排放技术的潜力以及最近与生物炭相关的研究的增加，但很难让农民应用它，部分原因是它还没有被商业化以广泛使用或推广良好，Shrestha说。

为了更好地向农民和农业相关企业提供有关该技术及其益处的更多基于科学的实用信息，许多立法者制定了旨在调查其在许多不同的土壤类型和环境条件下的有效性的政策。这是Shrestha分享的一个目标，因为他的团队评论文件的主要目标是提高农民对生物炭的信心，以便更多的人选择更快地采用它。

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