莫顿植物园的生物炭研究

生物炭--一种由枯死植物、树叶和木屑等有机废物燃烧而成的物质--似乎有望成为一种减缓气候变化的土壤改良剂。事实上，土壤生态学家正在莫顿植物园研究这种物质的潜力。 梅根-米奇利博士 和研究协调员 米歇尔-卡塔尼亚.我们采访了梅根和米歇尔，了解她们的研究是如何开始的，以及目前的收获。

是什么原因导致最近人们对生物炭的兴趣日益浓厚？

MC： 城市土壤的质量不高，如持水能力和养分保持力差、土壤层结构不良以及有机质含量差异巨大。这些特性都不适合长寿的城市树木生长。为了克服这些环境差异，研究土著社区的解决方案是一个合乎逻辑的方法。科学家们在发掘古代考古遗址时，发现了富含营养物质的土壤。 陆地 在亚马逊河流域，他们 发现深厚、结构良好的黑色土壤 在支持大面积雨林农业长达一千多年的地点进行的生物炭研究--这在刀耕火种的热带土壤中是非常罕见的。这引发了全球研究人员对生物炭在修复退化的城市和农业土壤方面影响的浓厚兴趣。

您已经完成或正在完成哪些有关生物炭和土壤的研究？

MC： 为了测试生物炭的有效性 改善城市景观土壤质量的能力我和 PI Bryant Scharenbroch 博士（西悉尼大学副教授、莫顿植物园研究员）在景观、苗圃和温室层面共同开展了几个不同的项目。起初，我们建立了一个温室研究，对生长在 3 种土壤类型（沙土、淤泥质壤土、压实粘土）中的 2 种常见行道树（Acer saccharum Marsh.和 Gleditsia triacanthos）进行了 7 种处理（木屑、堆肥、生物炭、生物固体、氮磷钾肥料、通气堆肥茶、水）的研究。我们在 18 个月的时间里检查了土壤和树木对处理方法的反应，并在研究结束时对地上和地下生物量进行了破坏性收获。我们发现 生物固体和生物炭都能提高土壤微生物活性 生物碳和生物固体处理的生物量积累量都比其他处理大。

MC： 测试生物炭处理对 现有行道树我们在芝加哥地区开展了两项景观层面的研究。一项是在芝加哥市中心附近的一个社区 检查树坑 (草案）和西南郊博林布鲁克的一个项目 检查公园树木 (在出版中）。这两项研究都考察了已种植的行道树和各种不同的添加剂机制，以改善土壤和树木的健康状况。我们结合使用了垂直覆盖（在土壤中钻孔，在地表以下添加改良剂）、气耕（气动添加材料，对根部损伤小）和 "覆盖 "方法，以及材料和富含营养的速释改良剂组合，如堆肥、生物固体和合成肥料。

MM： 在路边项目中，我们正在研究几种改良剂对六种不同树种的存活、生长和健康的影响。实验包括一种传统堆肥、两种生物固体添加剂和一种生物固体-生物炭混合物。实验开始两年后，我们发现 生物固体-生物炭混合土壤的容重较低, 更高的有机质和营养供应和 树木生长和叶绿素含量更高 与未经改良的对照地块的土壤和树木相比。但除了体积密度（生物固体-生物炭混合地块的体积密度低于生物固体单独地块）之外，生物固体-生物炭混合地块与生物固体单独地块的土壤和树木反应并无明显差异。换句话说，土壤和树木对生物固体的反应是积极的，很难说生物碳是否会增强这种效果。我很期待看到以后几年发生的情况--如果生物炭能促进这种反应，也许随着时间的推移，生物炭会变得更加重要。 "缓释肥料" 由于其分解速度较慢，因此对养分的可用性有影响，并能保持较低的体积密度。

MC： 我们建立了 苗圃实验 在莫顿植物园的场地上进行了生物炭试验，以加深我们对不同生物炭添加方法的了解，以及对有机添加剂和生物炭不同组合的了解，从而确定理想的添加量。苗圃中的这些对照实验结果，以及景观和温室中的反应将有助于我们解释本地区的实验结果。目前看来，生物炭无论是单独使用还是与合成肥料、堆肥或生物固体结合使用，都是一种营养源、 能很好地改善劣质城市土壤的影响，表现为生物量积累更多.

生物炭还有其他好处吗？

MM： 除了有可能长期保持高养分可用性和低体积密度之外、 生物炭还可以减少路面盐分对树木和土壤的影响.生物炭具有很高的表面积，钠可能会吸附在表面，而不是最终进入树根和水道。为了测试这一点，我们在土壤中添加了生物炭作为表层敷料或混合生物炭，将四种不同种类的树苗种植在花盆中，每周给树木浇一次水，无论是否添加氯化钠。8 周后，我们发现，当生物炭用作表层敷料时，它减少了土壤水中的钠含量，并提高了生长最快的树种的生长速度、 北楸树.

您的生物炭研究有合作者吗？

MM： 这两个项目汇集了植物园内外的团队！路边项目是与 伊利诺伊州收费公路我们使用的生物固体来自芝加哥市的市政污水处理区。大家都很期待这项研究的结果，因为它可以帮助我们在未来设计出更好的路边植树项目。温室项目是由伊利诺伊数学与科学学院的一名前高中生领导的，我们仍在共同努力分析和发布他的成果。

MC： 我们所有的生物炭研究都得到了巴特利特树木研究实验室的慷慨支持和合作，并得到了以下机构的资助 树木研究与教育捐赠基金 (TREE) 和 莫顿植物园树木科学中心.