随着气候变化加剧与人类活动干扰，全球干旱与半干旱地区正面临严峻的土壤退化与荒漠化威胁。中国科学院新疆生态与地理研究所研究员徐海量团队系统研究了生物炭作为一种气候智能型策略在恢复旱地土壤、提升水分利用效率以及缓解荒漠化过程中的多维度功能。近日，相关研究成果发表于《生物炭》。

据悉，全球干旱与半干旱地区降水稀少、蒸发强烈，土壤有机质含量极低（通常低于0.5%），并普遍存在盐碱化、结构崩解等障碍，严重制约农业生产和生态安全。传统依赖矿物肥料强化灌溉的改良模式不仅效果有限，反而可能加剧土壤盐渍化和次生退化。因此，探索兼具生态效益与气候适应性的可持续土壤管理策略成为当前研究热点。

生物炭作为一种由生物质在限氧条件下热解制备的富碳材料，因其独特的理化性质，在改善土壤结构、提升水肥保持能力、促进微生物活性及固碳减排等方面展现出巨大潜力，被视为应对旱地土壤退化的气候智能型解决方案。

对此，研究团队系统梳理和分析了大量国内外相关研究数据，结合最新的田间试验证据与技术经济评估方法，使用文献整合与机理分析方法，全面解析了生物炭的理化特性（如高比表面积、阳离子交换量及芳香化结构）如何通过改善土壤结构、增强孔隙连通性、提升养分保持能力以及为微生物提供适宜生境，从而协同提升旱地土壤质量。

研究结果显示，生物炭通过优化土壤孔隙结构与毛细管动力学，可将土壤水分含量提高12%至35%，并有效减少硝酸盐淋失约30%；其高稳定性芳香碳结构能够封存生物质原料中60-80%的碳，具备显著的固碳减排潜力。针对不同类型的盐碱地，研究揭示了生物炭的作用机制差异：在盐土中促进盐分淋洗，在碱土中则通过阳离子交换降低交换性钠百分比。

此外，研究还前瞻性地探讨了生物炭与现代农业技术（如无人机精准施用、太阳能驱动热解、纳米生物炭工程及共堆肥技术）的融合路径，强调通过人工智能数字孪生技术与循环经济模式（如从污泥、沼渣中回收养分）优化生物炭供应链经济性的可行性。最终，研究提出生物炭的应用需因地制宜，匹配特定的土壤-气候条件与稳定的原料供应链，以实现生态修复与经济效益的双重目标。

相关论文信息：https://doi.org/10.1007/s42773-025-00537-0

生物炭作为恢复旱地土壤和缓解荒漠化的气候智慧型策略。研究所供图