由于銨態(tài)氮肥的過量施用及酸沉降的影響，近年來我國亞熱帶地區(qū)農田土壤加速酸化，導致土壤肥力下降，鋁錳毒害加重，危害農作物生長，使作物減產，農民減收。施用堿性改良劑可中和土壤酸度，減輕酸化的危害，但隨著作物種植和施肥等農業(yè)活動的持續(xù)進行，土壤酸化會再次發(fā)生。如能通過一定的技術措施提高土壤的抗酸化能力，則可減緩土壤酸化的進程，減輕酸化的危害。土壤 pH 緩沖容量是決定土壤酸化難易的關鍵因素，增加土壤 pH 緩沖容量可提高土壤的抗酸化能力。此前的研究表明，秸稈生物質炭可提高土壤 pH 緩沖容量，但相關機制至今尚不清楚。

中國科學院南京土壤研究所徐仁扣課題組通過模擬酸化實驗結合衰減全反射紅外光譜(ATR-FTIR)，揭示了秸稈生物質炭提高土壤 pH 緩沖容量的機制。研究發(fā)現(xiàn)添加秸稈生物質炭不僅提高土壤 pH，而且顯著提高土壤 pH 緩沖容量，從而提高土壤的抗酸化能力。在常見農作物秸稈中，由花生秸稈制備的生物質炭提升土壤抗酸化能力的效果最顯著。生物質炭表面含豐富的含氧官能團，這些弱酸性官能團的陰離子與 H+發(fā)生締合反應，形成中性分子，同時將原先吸附的交換性鹽基陽離子釋放到溶液中，這一過程是生物質炭提高土壤 pH 緩沖容量的主要機制。實驗結果表明，生物質炭表面鹽基離子的釋放量與質子消耗量呈直線相關;生物質炭 ATR-FTIR 光譜上與 -COO-相關的吸收峰隨體系 pH 降低而減小，而與 -COOH 相關的吸收峰呈相反的變化趨勢。這些結果為上述機制提供實驗證據(jù)。該項研究將為我國亞熱帶地區(qū)土壤酸化防治提供理論依據(jù)和技術支撐。

相關研究結果在線發(fā)表在 Journal of Agricultural and Food Chemistry 上。

南京土壤研究所揭示秸稈生物質炭提高土壤抗酸化能力的機制