康奈爾大學(xué)的科學(xué)家雷切爾·海斯特林和約翰內(nèi)斯·萊曼，以及來自加拿大和澳大利亞的合作者已經(jīng)證明：木炭可以從空氣污染物氨中吸收大量的氮，從而產(chǎn)生一種潛在的緩釋肥料，其含氮量比大多數(shù)動(dòng)物莊園或其他自然土壤改良物都要多，研究結(jié)果于2019年2月8日發(fā)表在《自然通訊》上。

氨是農(nóng)業(yè)肥料的常見成分，是植物必需的營養(yǎng)氮的生物可利用形式。然而，氨氣也是一種高度反應(yīng)性的氣體，它可以與其他空氣污染物結(jié)合，形成顆粒，深入肺部，導(dǎo)致一系列呼吸問題。當(dāng)土壤中的過量肥料被轉(zhuǎn)化為一氧化二氮(一種強(qiáng)有力的溫室氣體)時(shí)，它還間接地導(dǎo)致了氣候變化。

博科園-科學(xué)科普：在加拿大，氨的排放量自1990年以來增加了22%，其中90%是來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是來自肥料、肥料和肥料的使用。在不限制我們不斷增長(zhǎng)的世界人口，化肥和糧食增長(zhǎng)的情況下，減輕這種污染是可持續(xù)未來的關(guān)鍵。木炭，也被稱為火源有機(jī)物或生物炭，是一種在環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的自然材料，也是一種農(nóng)業(yè)改良物。最近對(duì)木炭潛在農(nóng)業(yè)效益的調(diào)查引起了人們對(duì)其化學(xué)特性和為植物保留和提供基本營養(yǎng)能力的興趣。研究人員利用加拿大薩斯喀徹溫大學(xué)的光源，研究了在自然條件下氨氣如何與木炭相互作用。萊曼說：CLS獨(dú)特的終端站非常適合這種氮x射線光譜分析。

Hestrin和Lehmann研究確定了木炭通過形成共價(jià)鍵從空氣氨中捕獲氮的能力，這種共價(jià)鍵可以為農(nóng)田和溫室作物生產(chǎn)提供一種長(zhǎng)期的緩釋肥料。以往的研究表明，這些反應(yīng)發(fā)生在氨和工程碳材料之間的高溫下，但沒有證據(jù)的環(huán)境溫度和壓力條件。Hestrin說：在加拿大光源上使用波束線功能對(duì)于這個(gè)改變游戲規(guī)則的發(fā)現(xiàn)是至關(guān)重要，并將它變成了一個(gè)比原來計(jì)劃的更大的項(xiàng)目。CLS波束線提供了研究木炭如何從氨中保留氮的最佳方法。在研究中，發(fā)現(xiàn)氮通過各種共價(jià)鍵被保留是一個(gè)真正的游戲規(guī)則改變者。這意味著從堆肥或糞肥中捕獲的氮可能不像我們之前認(rèn)為的那樣容易通過淋溶或揮發(fā)而流失。

氮在氣候變化中扮演著重要角色，它以多種形式存在，有些是生物體必需的，有些是有毒或有毒氣體。向作物提供足夠的氮，同時(shí)減少氮滲入地下水或氣體排放到大氣中，具有重要的環(huán)境后果。目前進(jìn)入堆肥設(shè)施的氮肥中，有多達(dá)50%會(huì)流失，因?yàn)橹苯訌脑搭^收集氮肥的氨氣可以顯著減少污染和寶貴植物養(yǎng)分的流失。對(duì)這一突破性發(fā)現(xiàn)的進(jìn)一步研究表明，從氨氣中捕獲的木炭氮對(duì)環(huán)境影響可能在全球碳和氮循環(huán)中發(fā)揮重要作用。除了其改善農(nóng)業(yè)營養(yǎng)管理的潛力外，還應(yīng)考慮土壤、空氣和水中的木炭對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)氮儲(chǔ)存和可用性的影響！

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自:?加拿大國家光源

參考期刊文獻(xiàn):《Nature Communications》

DOI: 10.1038/s41467-019-08401-z

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