我院资环所联合江苏省农科院、南京农业大学发表系列成果

近日，我院农业资源与环境研究所联合江苏省农业科学院、南京农业大学，针对水热炭化产物的高附加值应用取得系列研究进展。相关成果分别发表于国际知名期刊《Agriculture, Ecosystems and Environment》（中科院一区）与《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》上（中科院二区）。

水热炭化（Hydrothermal Carbonization，HTC）技术处理高湿废弃物具有反应时间短、清洁无污染、全量物质循环转化等独特优势，其主要产物为固相水热炭（Hydrochar）与液相炭液（Aqueous phase）。目前的研究关于产物的资源化和价值化利用途径不清，制约了HTC技术的规模化生产和推广应用。

前期研究发现，在堆肥过程中添加水热炭作为调理剂，可有效减少氨挥发并提升肥料效应。然而，关于水热炭炭基肥作为氮肥替代品，其在水稻季的田间表现及环境效应评估尚不明确。基于为期两年的水稻田间试验，本研究系统评估了水热炭炭基肥及不同热裂解炭炭基肥在氨挥发抑制与水稻生产方面的农学效益和经济效益。与常规化肥处理相比，水热炭炭基肥使累计氨挥发损失降低45.9%（第一季）和26.0%（第二季）。研究还发现，氨挥发减排效果与土壤pH值和田面水NH₄⁺浓度密切相关，这主要归因于材料本身的酸性特性和吸附作用。以20%比例替代化肥施用，在两个生产季中均有助于维持水稻产量并降低单位产量氨排放。此外，水热炭炭基肥通过协同实现氨减排与水稻增产，展现出更显著的经济效益潜力。本研究为水热炭炭基肥在稻田应用中具有环境-农业-经济多赢效益提供了有力证据。

液相炭液保留了原料中的大量养分，作为液体肥料有较好的应用潜力。然而，目前尚缺少其对植物生长与土壤肥力提升的机制研究。本研究发现，炭液保留了大量的有机和无机氮，经150倍稀释后可完全消除植物毒性。在砂土中，连续三季施用炭液使生菜生物量较化肥处理提高了16%至26.7%。在土壤溶解性有机质方面，炭液处理的分子式数量增加了50.8%至62.8%，但分子量降低了21.8%至24%，显著提升了木质素类和碳水化合物类化合物的占比，促进了土壤腐殖化与碳活性。在土壤微生物群落方面，炭液降低了细菌丰度但增加了真菌丰度，并富集了变形菌门、放线菌门等有益根际微生物。经济分析表明，炭液作为液体肥料在技术和经济上均具有可行性。

我院徐昊博士为论文的第一作者，江苏省农科院冯彦房研究员与南京农业大学刘志鹏教授分别为论文的通讯作者。苏州市农科院王海候研究员、江苏省农科院薛利红研究员、南京农业大学徐国华教授、苏州农业职业技术学院张舒桓博士等为论文的共同作者。上述两项研究得到了国家自然科学基金（41961124005）、苏州市农业科学院基金（25014）、苏州市绿色生态农业科研示范项目（25011）、苏州市科技赋能农业“揭榜挂帅”项目（SNG2025018）等资助。系列成果为农业废弃物资源化利用提供了重要的理论依据与实践路径，对推动农业绿色高质量发展具有积极意义。

论文链接：

[1] https://doi.org/10.1016/j.agee.2025.110103

[2] https://link.springer.com/article/10.1186/s40538-026-01000-3

供稿：资环所

校对：办公室