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一种盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法

花匠小妙招
2024-09-16 22:14

一种盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法

1.本发明公开了一种盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，属于生态环境提升技术领域。

背景技术：

2.温室效应和全球气候变暖是当前国际上重要的环保科题，而造成这些环境问题的很大原因在于人类活动导致碳排放的剧烈增长。在“双碳”背景下，如何能够扩大生态系统固碳能力，增加碳汇，减少碳源，是解决这一问题的根本途径。随着我国进入新时期，经济社会不断发展，而生态系统也遭受了不同程度的破坏。滨海湿地土壤碳库是重要的碳库之一，红树林湿地的碳储量可以达到43.49～79.14t/hm2，而互花米草湿地碳储量可以达到25.50t/hm2，具有相当大的提升空间。盐沼固碳增汇技术是一个新的热点方向，如何将广大的滨海湿地利用起来，使其成为重要的碳汇，对于减少二氧化碳排放带来的负面生态效应，具有十分重要的意义。
3.而土壤碳库最受关注的是土壤有机碳库，因为这部分碳库含量大，且变动明显。土壤有机碳库由活性有机碳和惰性有机碳组成。活性有机碳容易被微生物利用分解，是土壤碳库中变化很大的一部分，同时也是重要的碳源。在当前背景下，如何调理土壤有机碳库，使得土壤有机碳的组分和结构发生变化，惰性有机碳含量增加，对稳定土壤碳库意义非凡。有机碳的化学结构基本分为四个功能区，即烷基碳区、烷氧碳区、芳香碳区和羧基碳区。其中烷氧碳是易分解，而烷基碳是相对难分解的有机碳结构组分。因此盐沼固碳增汇的重要环节就是增加烷基碳比例，减少烷氧碳的比例，使得土壤有机碳更加稳定。
4.目前，成规模的盐沼土壤固碳增汇技术尚未见报道。

技术实现要素：

5.发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种互盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，其目的在于通过添加土壤调蓄剂，调理土壤的理化性质，通过盐沼植物和盐沼微生物的作用，间接改变土壤有机碳的组分和结构，提高滨海碳库的碳储量。解决现有盐沼土壤固碳增汇技术匮乏，固碳潜力发挥不够的问题，该方法高效快速，成本低廉，且效果明显。本为实现碳达峰和碳中和提供了末端的技术方案。
6.技术方案：本发明提供了一种盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，包括配制土壤调蓄剂，添加到需要进行固碳增汇的盐沼土壤之中；所述土壤调蓄剂的主要成分为尿素，磷酸二氢钠，以及盐沼植物残体。在这个过程中能够增加盐沼植物的固碳量，从而增加整个滨海湿地的碳固定量。在此基础上利用盐沼植物根系微生境对调蓄剂添加的响应，改变盐沼微生物的群落结构。同时对盐沼土壤的碳结构和组成进行调理，提高惰性碳的含量，使得其固碳效果得到提升和保持。
7.作为优选或者具体实施方案：
8.所述土壤调蓄剂中，尿素(cn2h4o)，磷酸二氢钠(nah2po4·
2h2o)，以及盐沼植物残
体的质量比为(0.1-1.5):(0.1-1.0):(18-22)。
9.所述土壤调蓄剂的配置方法如下：将尿素0.1-1.5g，磷酸二氢钠0.1-1.0g，盐沼植物残体18-22g，进行混合，混合均匀后配制成1l的母液，在常温下密封静置，在使用时按照比例稀释；优选稀释倍数为10-100倍。
10.所述盐沼土壤为植被覆盖盐沼区域土壤，或者没有植被覆盖的盐沼区域土壤。
11.进一步的，所述植被覆盖盐沼区域，为发育4-12年的互花米草盐沼，或者互花米草与盐地碱蓬交错盐沼。
12.所述盐沼植物残体，为互花米草(spartina alterniflora)、盐地碱蓬(suaeda salsa) 或芦苇(phragmites australis)的残体。
13.优选的，所述盐沼植物残体为互花米草茎、叶按照1:1的比例进行混合后的混合物，用粉碎机粉碎后，过100目网筛，所得残体。
14.所述添加的方法为：通过叶面喷施和土地渗入两种方式进行添加。具体的，按五点法将土壤调蓄剂缓慢倒入土壤中。优选的，所述土地渗入方式是利用上口直径为10cm，下口直径为1cm的漏斗状工具进行。使用时将其插入土壤之中，然后从上口缓慢倒入调蓄剂，使其慢慢渗入土壤。
15.所述添加的时间为4月份至11月份。
16.所述方法还包括在沿海岸线方向平行设置1m
×
1m的实施区域10-20个，每个实施区域的间隔为1m以上；然后再沿与海岸线垂直的方向，设置1m
×
1m的实施区域20-40 个，每个实施区域间隔为0.5m。
17.进一步的，每个实施例区域中，每次投加量叶面为0.4-0.6l，土壤为1.8-2.2l。
18.本发明是一种盐沼土壤固碳增汇及碳调理技术，通过调蓄剂添加来调理盐沼植物及微生物的生长环境，间接改变土壤有机碳的组分和结构，更具体地，利用下述步骤来提升互花米草的固碳效率和固碳量。
19.第一步，调蓄剂的配制。将尿素0.7524g，磷酸二氢钠0.2792g，植物残体20g，进行混合，混合均匀后配制成1l的母液，在常温下密封静置72h。作为优选，在使用前将其稀释10-100倍。盐沼植物残体为互花米草茎、叶按照1:1的比例进行混合后的混合物，用粉碎机粉碎后，过100目网筛，所得残体。
20.第二步，在滨海湿地中选取合适的、有植被覆盖的区域作为固碳增汇区域。沿海方向平行设置1m
×
1m的实施区域10-20个，每个实施区域的间隔为1m以上。然后再沿与海岸线垂直的方向，设置实施区域20-40个，每个实施区域间隔为0.5m。
21.第三步，土壤调蓄剂的投加。在每个实施区域内，将第一步所述调蓄剂，用小喷壶均匀喷施在盐沼植物的叶面上。然后在实施区域内按五点法将土壤调蓄剂缓慢倒入其中，具体方法为：利用上口直径为10cm，下口直径为1cm的漏斗状工具进行。使用时将其插入土壤之中，然后从上口缓慢倒入调蓄剂，使其慢慢渗入土壤。每次每个区域投加量叶面为0.5l，土壤为2l。作为补充方法，土壤调蓄剂也可以按五点法采用铁铲松土，挖坑之后，倒入坑内，再上覆一层表土。
22.第四步，从4月份开始，每个月都进行调蓄剂的投加，在投加时都要按照第三步所述方法进行，这一步进行到11月。
23.第五步，在夏季和冬季时分别采样，进行高通量测序以了解盐沼微生物群落结构
的变化，与此同时，测定土壤中惰性碳和活性炭含量，测定土壤中有机碳的结构，以此来进行固碳效果的计算。
24.本发明提供的盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，该方法的技术原理为向盐沼土壤中投入调蓄剂，改善盐沼土壤的养分条件。此时盐沼植物吸收可用性氮及磷之后，自身养分条件得到改变，生长更加旺盛，可以提高其碳固定效率，增加土壤有机碳的含量。同时调蓄剂中含有碳源，加入到土壤之后，可以为土壤微生物提供碳源，使其活动增强。而且调蓄剂中的氮、磷添加之后，土壤中的一些功能菌群丰度会出现提高，例如好氧不产氧光合细菌，这些细菌可以增加微生物来源碳。而碳代谢相关的优势菌群活度会下降，这可以使的土壤碳分解速率下降，有利于碳库的自我固持，从而达到固碳增汇的效果。
25.本发明提供的盐沼土壤固碳增汇及碳调理技术，该技术可以在盐沼土壤中进行使用，主要针对有植被覆盖盐沼区域，当然，在没有植被覆盖的盐沼区域，该技术也可以起到一定的效果。因此该技术的应用范围较广，可以成规模化推广应用。
26.本发明提供的盐沼土壤固碳增汇及碳调理技术，其土壤调蓄剂配制简单，原料易得，且价格低廉。采用盐沼植物残体作为碳源补充，对环境友好，调蓄剂添加之后，能够促进盐沼植物的生长，同时改变土壤微生物群落结构，可以大幅提高植物固碳及土壤固碳效果。
27.通过本发明提供的盐沼土壤固碳增汇及碳调理技术，盐沼土壤的有机碳固定量会有很大提升，土壤中惰性有机碳含量可以由原先的1.51mg/g，达到26.54mg/g，而土壤中的烷基碳比例将由原先的16.06％提高到23.61％，烷氧碳比例将由原先45.49％，下降到 36.14％。夏季田间试验表明，通过进行盐沼土壤调理，土壤有机碳含量至试验末期增幅可达188.6％。
28.技术效果：相对于现有技术，本发明提供了一种新的盐沼土壤固碳增汇技术，该技术对环境友好，选用的材料成本易得，废物利用。通过实施本技术，盐沼土壤有机碳结构可有较大的改变，碳库保持时间延长，同时土壤碳含量增加，效果显著。
29.1.本发明合理充分地对互花米草的植物残体与药剂进行联合利用，节约外加碳源成本的同时，减少盐沼微生物对陌生碳源的不适性。以环保的方式解决了固碳增汇技术难题；
30.2.本发明提供的土壤固碳增汇方法，应用范围广，在盐沼土壤的碳固存中可以广泛应用；
31.3.本发明提供的土壤调蓄剂的投加方式，可以提高盐沼植物对调蓄剂中有用成分的利用效率，同时也可以有效的将调蓄剂均匀配施到盐沼土壤中，提高调蓄剂的处理效能。
附图说明
32.图1为本发明实施区域设计示意图。
具体实施方式
33.下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
34.以下是实施例中，土壤中惰性碳和活性炭含量测定方法如下：
35.称取5.0g烘干土样置于离心管中，再加入10％hf溶液50ml，持续振荡时间1h，再置于离心机中以3000r/min离心10min，移去上清液，继续用hf溶液振荡处理7次，试验处理总
计8次，前4次每次震荡1h，之后的3次每次为12h，最后1次为24h。上述试验过程主要是为去除待测样品中的fe
3+
和mn
2+
等磁性的物质，从而提高仪器分析的信噪比。将经hf溶液处理完毕后的待测样品再用去离子水冲洗6-8次至中性，处理后的残余物经冷冻干燥后用研钵研磨，过100目筛待测。将待测样品通过核磁共振仪 (bruker av 400mhz型，布鲁克公司)测定分析，采用固态
13
c-交叉极化魔角旋转(cpmas)技术，脉冲延迟时间为0.5s，采集时间10ms。
36.实施例1：
37.(1)调蓄剂的配制。将尿素0.7524g，磷酸二氢钠0.2792g，植物残体20g，进行混合，混合均匀后配制成1l的母液，在常温下密封静置72h。在使用前将其稀释100倍。植物残体为互花米草茎、叶按照1:1的比例进行混合后的混合物，用粉碎机粉碎后，过 100目网筛，所得残体。
38.(2)在滨海湿地中选取发育4年的互花米草盐沼。沿海岸线方向平行设置1m
×
1m 的实施区域10个，每个实施区域的间隔为1m以上。然后再沿与海岸线垂直的方向，设置1m
×
1m的实施区域20个，每个实施区域间隔为0.5m。
39.(3)在每个实施区域内，将(1)所述调蓄剂，用小喷壶均匀喷施在互花米草的叶面上。然后在实施区域内按五点法将土壤调蓄剂缓慢倒入其中。具体方法为：利用上口直径为10cm，下口直径为1cm的漏斗状工具进行。使用时将其插入土壤之中，然后从上口缓慢倒入调蓄剂，使其慢慢渗入土壤。每次每个区域投加量叶面为0.5l，土壤为 2l。
40.(4)从4月份开始，每个月都进行调蓄剂的投加，在投加时都要按照(3)所述方法进行，进行到11月。
41.(5)在7月和12月时分别采样，进行高通量测序以了解盐沼微生物群落结构的变化，与此同时，测定土壤中惰性碳和活性炭含量，测定土壤中有机碳的结构，以此来进行固碳效果的计算。
42.实施例2：
43.(1)调蓄剂的配制。将尿素0.7524g，磷酸二氢钠0.2792g，植物残体20g，进行混合，混合均匀后配制成1l的母液，在常温下密封静置72h。在使用前将其稀释20倍。植物残体为互花米草茎、叶按照1:1的比例进行混合后的混合物，用粉碎机粉碎后，过 100目网筛，所得残体。
44.(2)在滨海湿地中选取发育11年的互花米草盐沼。沿海岸线方向平行设置1m
×ꢀ
1m的实施区域15个，每个实施区域的间隔为1m。然后再沿与海岸线垂直的方向，设置1m
×
1m的实施区域20个，每个实施区域间隔为0.5m。
45.(3)在每个实施区域内，将(1)所述调蓄剂，用小喷壶均匀喷施在互花米草的叶面上。然后在实施区域内按五点法将土壤调蓄剂缓慢倒入其中，具体方法为：用铁铲挖土坑，注意尽量不要对盐沼植物造成破坏，土坑的直径约为5cm左右，深约10cm。然后将土壤调蓄剂缓缓倒入其中，倾倒完之后，再用铁铲在土坑上覆上一层土。
46.(4)从4月份开始，每个月都进行调蓄剂的投加，在投加时都要按照(3)所述方法进行，进行到11月。
47.(5)在7月和12月时分别采样，进行高通量测序以了解盐沼微生物群落结构的变化，与此同时，测定土壤中惰性碳和活性炭含量，测定土壤中有机碳的结构，以此来进行固碳效果的计算。
48.实施例3：
49.(1)调蓄剂的配制。将尿素0.7524g，磷酸二氢钠0.2792g，植物残体20g，进行混合，混合均匀后配制成1l的母液，在常温下密封静置72h。在使用前将其稀释100倍。植物残体为互花米草茎、叶按照1:1的比例进行混合后的混合物，用粉碎机粉碎后，过 100目网筛，所得残体。
50.(2)在滨海湿地中选取互花米草与碱蓬交错区。沿海岸线方向平行设置1m
×
1m 的实施区域20个，每个实施区域的间隔为1m。然后再沿与海岸线垂直的方向，设置1m
ꢀ×
1m的实施区域40个，每个实施区域间隔为0.5m。
51.(3)在每个实施区域内，先将(1)所述调蓄剂，用小喷壶均匀喷施在互花米草的叶面上。然后在实施区域内按五点法将土壤调蓄剂缓慢倒入其中。具体方法为：利用上口直径为10cm，下口直径为1cm的漏斗状工具进行。使用时将其插入土壤之中，然后从上口缓慢倒入调蓄剂，使其慢慢渗入土壤。每次每个区域投加量叶面为0.5l，土壤为 2l。
52.(4)从4月份开始，每个月都进行调蓄剂的投加，在投加时都要按照(3)所述方法进行，进行到11月。
53.(5)在7月和12月时分别采样，进行高通量测序以了解盐沼微生物群落结构的变化，与此同时，测定土壤中惰性碳和活性炭含量，测定土壤中有机碳的结构，以此来进行固碳效果的计算。
54.实施例4：
55.(1)调蓄剂的配制。将尿素0.7524g，磷酸二氢钠0.2792g，植物残体20g，进行混合，混合均匀后配制成1l的母液，在常温下密封静置72h。在使用前将其稀释10倍。植物残体为互花米草茎、叶按照1:1的比例进行混合后的混合物，用粉碎机粉碎后，过 100目网筛，所得残体。
56.(2)在滨海湿地中选取互花米草与碱蓬交错区。沿海岸线方向平行设置1m
×
1m 的实施区域20个，每个实施区域的间隔为1m。然后再沿与海岸线垂直的方向，设置1m
ꢀ×
1m的实施区域40个，每个实施区域间隔为0.5m。
57.(3)在每个实施区域内，用小喷壶将调蓄剂均匀喷施在互花米草的叶面上。然后在实施区域内按五点法将土壤调蓄剂缓慢倒入其中。具体方法为：利用上口直径为10cm，下口直径为1cm的漏斗状工具进行。使用时将其插入土壤之中，然后从上口缓慢倒入调蓄剂，使其慢慢渗入土壤。每次每个区域投加量叶面为0.5l，土壤为2l。
58.(4)从7月份开始，每个月都进行调蓄剂的投加，在投加时都要按照(3)所述方法进行，进行到11月。
59.(5)在8月和12月时分别采样，进行高通量测序以了解盐沼微生物群落结构的变化，与此同时，测定土壤中惰性碳和活性炭含量，测定土壤中有机碳的结构，以此来进行固碳效果的计算。
60.可以知道的是，上述所列的具体实施例仅为解释本发明，而不仅仅局限于本发明。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，原则上都属于本发明保护的范围。
61.表1实施例中所取得的固碳增汇效果
62.

技术特征：
1.一种盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，其特征在于，包括配制土壤调蓄剂，添加到需要进行固碳增汇的盐沼土壤之中；所述土壤调蓄剂的主要成分为尿素，磷酸二氢钠，以及盐沼植物残体。2.根据权利要求1所述的盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，其特征在于，所述土壤调蓄剂中，尿素，磷酸二氢钠，以及盐沼植物残体的质量比为(0.1-1.5)：(0.1-1.0):(18-22)。3.根据权利要求1所述的盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，其特征在于，所述土壤调蓄剂的配置方法如下：将尿素0.1-1.5g，磷酸二氢钠0.1-1.0g，盐沼植物残体18-22g，进行混合，混合均匀后配制成1l的母液，在常温下密封静置，在使用时按照比例稀释；优选稀释倍数为10-100倍。4.根据权利要求1所述的盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，其特征在于，所述盐沼土壤为植被覆盖盐沼区域土壤，或者没有植被覆盖的盐沼区域土壤。5.根据权利要求4所述的盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，其特征在于，所述植被覆盖盐沼区域，为发育4-12年的互花米草盐沼，或者互花米草与盐地碱蓬交错盐沼。6.根据权利要求1所述的盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，其特征在于，所述盐沼植物残体，为互花米草(spartina alterniflora)、盐地碱蓬(suaeda salsa)或芦苇(phragmites australis)的残体。7.根据权利要求1所述的盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，其特征在于，所述盐沼植物残体为互花米草茎、叶按照1:1的比例进行混合后的混合物，用粉碎机粉碎后，过100目网筛，所得残体。8.根据权利要求1所述的盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，其特征在于，所述添加的方法为：通过叶面喷施和土地渗入两种方式进行添加；所述添加的时间为4月份至11月份。9.根据权利要求1所述的盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，其特征在于，沿海岸线方向平行设置1m
×
1m的实施区域10-20个，每个实施区域的间隔为1m以上；然后再沿与海岸线垂直的方向，设置1m
×
1m的实施区域20-40个，每个实施区域间隔为0.5m。10.根据权利要求9所述的盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，其特征在于，每个实施例区域中，每次投加量叶面为0.4-0.6l，土壤为1.8-2.2l。

技术总结
本发明公开了一种盐沼土壤固碳增汇及碳调理方法，包括配制土壤调蓄剂，添加到需要进行固碳增汇的盐沼土壤之中；所述土壤调蓄剂的主要成分为尿素，磷酸二氢钠，以及盐沼植物残体。在这个过程中改变土壤理化性质，增加盐沼植物的固碳量，从而增加整个滨海湿地的碳固定量。在此基础上利用盐沼植物根系微生境对调蓄剂添加的响应，改变盐沼微生物的群落结构。同时对盐沼土壤的碳结构和组成进行调理，提高惰性碳的含量，使得其固碳效果得到提升和保持。该方法可以使滨海湿地土壤碳储量增加，大大加强湿地碳储存功能，效果明显。效果明显。

技术研发人员：刘金娥冉珊珊舒子豪邹彩瑜王国祥韩睿明王会
受保护的技术使用者：南京师范大学
技术研发日：2022.08.26
技术公布日：2022/11/8