マルチングを用いたドリップ灌漑下で栽培されたトウモロコシにおけるバイオ炭の温室効果ガス排出量と土壌炭素貯留量への影響（英文

Impact of biochar on greenhouse gas emissions and soil carbon sequestration in corn grown under drip irrigation with mulching.

• Wei Yang
• Gary Feng
• Dana Miles
• Lihua Gao
• Yonglin Jia
• Changjian Li
• Zhongyi Qu

抄録

バイオ炭は、温室効果ガスの発生抑制や農地土壌のC吸収量の増加など気候変動に対応する土壌改良材として広く利用されているが、マルチを用いたドリップ灌漑下ではその効果はあまり研究されていなかった。中国内モンゴル自治区の砂質ローム土壌を対象に、トウモロコシ残渣由来のバイオ炭による土壌改良が温室効果ガス（GHG）、土壌有機炭素（SOC）、地球温暖化係数（GWP）に与える影響を2年間のフィールド実験で検討した。バイオ炭の施用量は、0（B0、対照）、15（B15）、30（B30）、45（B45）thaを土壌表面に散布し、最初の作物の生育期に30cmの土壌深さに混合して、フィルムマルチとドリップ灌漑によるトウモロコシ生産に適用した。CO、NO、CHの土壌排出量は、閉鎖型静的チャンバー法を用いて測定した。対照圃場と比較して、バイオ炭の改良により、最初の生育期には 18-25%、2 番目の生育期には 19-41%の CO 排出量の削減が見られた。CH 排出量が最も多かったのは 1 年目の B45 と B15、最も少なかったのは 2 年目の B45 と B30 であった。また，B15とB30では，2年間の平均でCH排出量が124％，132％減少した。これらのバイオ炭の中で、B30は2年間のいずれの年においてもNOとCHのGWPを最も抑制した。B30とB45は、水深15cmでのSOCの吸収を1年目に19％と37％、2年目には12％と15％増加させた。また、バイオ炭の修正B30はトウモロコシの収量を有意に増加させた。バイオ炭は、温室効果ガスの排出を緩和し、土壌のC吸収を増加させる最大の可能性を示している。トウモロコシのバイオ炭散布30thaで最大の削減効果を示した。

Biochar is widely used as a soil amendment to challenge climate change through restraining greenhouse gas production and increasing soil C sink in cropland soils, yet its effect was not studied well under drip irrigation with mulch. A two-year field experiment was conducted to investigate the impact of corn residue-derived biochar amendments on greenhouse gases (GHG), soil organic carbon (SOC), and global warming potential (GWP) on sandy loam soil in Inner Mongolia, China. Biochar application rates of 0 (B0, control), 15 (B15), 30 (B30), and 45 (B45) t ha were broadcasted onto the soil surface, and then mixed into 30-cm soil depth at the first crop growing season to a film-mulched and drip-irrigated corn production. Soil emissions of CO, NO, and CH were measured using a closed static chamber approach. Compared to control plots, biochar amendments reduced total CO emission by 18-25% at the first growing season, and 19-41% at the second growing season. The highest and lowest CH emissions were from B45 and B15 in the first year, and B45 and B30 in the second year, respectively. Relative to the control, B15 and B30 reduced CH emission by 124% and 132% as averaged over 2-yr. With biochar amendments, total NO emission was decreased by 71-110% and 39-47% in the first and second year. Among these biochar amendments, B30 was the best amendment limiting the GWP of NO and CH in any of the two years. B30 and B45 significantly increased SOC sequestration in the top 15-cm depth by 19% and 37% in the first growing season, respectively, and by 12% and 15% in the second growing season. Biochar amendment B30 also significantly increased corn yields. Biochar shows the greatest potential to mitigate greenhouse gas emissions and increase soil C sequestration. The greatest reductions with biochar application 30 t ha in corn.

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