我院在生物质炭与保水剂配施提高土壤持水性和作物抗干旱胁迫方面取得重要进展

      我院“土壤培肥与耕地保育”创新团队在生物质炭与保水剂配施提高土壤持水性和作物抗干旱胁迫方面取得重要进展。研究成果以“Combined biochar and water-retaining agent application increased soil water retention capacity and maize seedling drought resistance in Fluvisols”为题，在线发表在环境科学与生态学领域TOP期刊《Science of The Total Environment》上（IF=9.8，中科院1区）。       近年来，随着气候变化的加剧，干旱、洪涝等农业气象灾害事件频发，降水不均越来越严重，使农业生产造成了严重损失。特别是干旱对作物生长和粮食产量的影响，已成为影响农业生产的主要限制因素之一。探索适宜的农田管理措施，提高土壤的持水性能和农作物对干旱胁迫的适应能力，对于气候变化背景下促进我国农业的可持续发展和保障粮食安全具有重要意义。
      本研究通过盆栽试验等方法，研究了两种生物质炭（小麦秸秆炭WBC和玉米秸秆炭MBC）和两种商品保水剂（聚丙烯酰胺CPAM和淀粉接枝丙烯酸钠SGSA）配施条件下，对不同质地潮土的持水性能及作物抗干旱胁迫能力的影响及其作用机制。研究发现，生物质炭和保水剂均显著提高了砂壤质潮土和黏壤质潮土中亲水性官能团的丰度，因此提高了土壤的持水能力。与对照相比，生物质炭和保水剂配施显著提高了两种质地潮土的田间持水量，抑制了干旱条件下土壤水分的挥发散失，同时降低了土壤水分的入渗速率。WBC对土壤持水性的效应优于MBC，且CPAM优于SGSA。另外，生物质炭和保水剂配施通过提高苗期玉米体内钾含量和可溶性糖含量，提高抗氧化酶活性和降低MDA含量，从而改善了作物生理抗旱性能。因此，生物炭和保水剂配施可提高潮土的持水性和作物抗旱性。
      我院教师校青年英才张登晓博士和硕士研究生介红彬（已毕业）为论文共同第一作者，王代长教授为通讯作者。我院刘世亮教授和饶伟实验师为该项研究工作做出了重要贡献。该研究得到“十四五”国家重点研发项目（2021YFD1700903）、河南省科技攻关项目（222102110119）和国家自然科学基金项目（41907079）等联合资助。
      原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167885