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资环所在环境类Top期刊背靠背发表两篇学术论文

新冠肺炎疫情防控期间,我院资环所职工响应号召,居家办公、积极工作,力争减少疫情对科研工作的不利影响。近日,资环所农业生态与面源污染治理团队在环境类国际知名刊物Science of The Total EnvironmentIF 5.6, Top期刊)背靠背发表两篇学术论文。两篇论文的第一作者为资环所博士后褚清南博士,通讯作者为冯彦房副研究员。相关研究主要获得了冯彦房主持的国家重点研发计划课题(2018YFD0800206)和国家自然科学基金面上项目(41877090)等课题的支持。研究围绕农业废弃物水热碳化还田的环境效应展开:

研究进展1 未经改良的微藻水热炭直接还田可实现水稻增产却导致稻田活性气态氮损失增加

微藻的水热碳化是一种有前景的技术,可实现富营养化水体取出物的资源化利用及养分回用。然而,微藻水热炭对水稻生长和农田活性气态氮损失的影响尚不清楚。本研究将小球藻分别以去不同反应介质制成水热炭,并施加到水稻土柱实验体系。结果显示,不同微藻水热炭施加分别增加了10.5-26.8%的水稻产量;然而同时却增加了氨挥发以及氧化亚氮排放。对水稻土壤中氮转化微生物功能基因定量分析可发现,微藻水热炭刺激了硝化和反硝化作用,并且抑制了氧化亚氮的氧化。基于增产和控制氨挥发的考虑,以水为介质制备的微藻水热炭综合表现最佳。本研究基于不同介质制备了微藻水热炭,发现其对水稻生产有积极效应;但同时需关注活性气态氮损失。相关结果对微藻水热碳化产物的资源化利用具有指导意义。

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1 未改良的微藻水热炭还田增加了水稻产量,但也增加了活性气态氮损失

 

研究进展2 黏土矿物热活化改良水热炭还田减少了稻田氨挥发并且提高了氮素利用率

基于前期发现,团队创新性提出使用黏土热活化技术对水热炭进行改良,以进一步改善其环境应用效应。黏土矿物热活化改良水热炭(CHC)能有效固持水体中的氨根离子,缓释水热炭有机成分的释放,因而有潜力实现稻田中氨挥发的减排和水稻增产。基于以上假设,团队开展了水稻全生育期土柱实验。结果显示,与对照相比,膨润土热活化水热炭处理显著减少了氨挥发(41.8%);氨挥发导致的氮素损失率从31.4%降低到17.4%。此外,膨润土水热炭还田使水稻产量增加了18.8%。分析表明,氨挥发减排主要归因于膨润土水热炭复合物较大的微孔体积和比表面积导致的土壤氮固持增加。另外,膨润土热活化改良水热炭显著影响了土壤氨氧化古菌的丰度。本研究制备并验证了膨润土热活化改良水热炭可同时实现稻田氨挥发减排并增加水稻产量,强化了水热炭农业环境应用的环境效应。

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2 黏土矿物改良水热炭还田不但实现增产,还显著降低了氨挥发排放

 

n  两篇论文的链接如下:

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137127(原始微藻水热炭,Sci Total Environ 2020

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137301(黏土热改良水热炭, Sci Total Environ 2020

n  冯彦房副研究员和褚清南博士的ResearchGate网址分别如下:

https://www.researchgate.net/profile/Yanfang_Feng/research (冯彦房)

https://www.researchgate.net/profile/Qingnan_Chu/research (褚清南)




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