我院生态所低碳与循环农业团队依托上海低碳农业工程技术研究中心和农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室的长期定位实验，建成以叶菜类蔬菜为主的设施菜地生物炭还田定位试验点。该设施菜地田间定位试验从2017年迄今，系统比较了秸秆生物炭施用对农田土壤温室气体排放、土壤碳增汇及面源污染削减的影响效果。结果表明，秸秆生物炭还田有利于增加土壤碳汇能力；同时可以更好地发挥碳氮协同效果，起到“以碳减氮”的效果，减少氮素以温室气体N2O排放和氮素淋溶造成的面源污染。该研究近期取得系列进展，成果相继发表在国际学术期刊Chemophere（IF：8.943）、Journal of Soils and Sediments（IF：3.543）和Soil Use and Management（IF：3.672）。

进展一：以长期定位试验的小麦秸秆为原料，探索热解工艺类型以及不同温度条件对生物炭的碳素稳定性、肥料供给以及在土壤的残留时间等的影响及其变化规律，明确了150 kg/ha的施氮量条件收获的小麦秸秆，经由热解温度500℃条件下制备的生物炭更适于土壤固碳和充当养分载体，该研究结果为制备性质差异化的功能生物炭及其应用提供了理论依据。

进展二：阐明并解析了一次性施用秸秆源生物炭对土壤氧化亚氮和氮素流失的影响。20 t ha-1的秸秆炭添加量的条件下，其土壤氧化亚氮的累积减排幅度可达38.0%；生物炭减少土壤淋溶液中硝态氮和总氮的淋失，减少幅度分别为9.8%–36.2% 和3.9%–30.2%，原因在于土壤中的硝态氮和总氮含量的减少。该研究结论对于设施菜地温室气体和面源污染减排具有重要的指导意义。

进展三：探明了不同施用量的生物炭在设施菜地条件下的土壤固碳效果，以及随添加时间的延长对碳封存效率的影响。生物炭进入土壤初期，土壤有机碳含量的增幅为8.5–47.5%，而三年后这种增加幅度降低为4.8–35.8%。其根本原因在于生物炭含有活性碳组分。生物炭进入土壤后，其碳组分主要进入土壤微团聚体，微团聚体中的有机碳含量可以增加81.3–89.6%。该研究结果为提升农田土壤碳汇和农林废弃物低碳循环利用提供了技术支撑。 

我院生态所的张继宁副研究员为这三篇论文的第一作者，周胜研究员为通讯作者。以上研究得到上海市科技兴农推广项目、国家自然科学基金项目和日本综合地球环境学研究所国际合作项目的资助。