2026年04月22日，上海交通大学陈钦程、中国科学院南京土壤研究所夏龙龙团队合作在Nature Communications期刊发表题为“Mineralization-based biochar unlocks sustainable restoration of soda saline-alkaline farmlands”的研究论文。本研究针对上述挑战，开发了一种镁-铁复合改性生物炭（MgFeBC）。研究团队通过土壤淋溶、盆栽实验，并结合矿物学、光谱学及微生物组学等多尺度表征手段，系统探究了其修复机理与效能。研究发现，MgFeBC能利用土壤的盐碱性，驱动镁铁层状双氢氧化物（MgFe-LDHs）的原位自组装，将碳酸根离子矿化至其晶格层间，实现了19.8%的活性碳酸盐固定和55.5%的钠离子置换率。这一过程不仅有效缓解了土壤盐碱胁迫，还通过增强有机-矿物结合和重塑团聚体结构，实现了颗粒态和矿物结合态有机碳的双重提升，最终使玉米生物量增加2.6倍。该工作提出了一种矿化驱动的土壤修复新范式，将碳酸盐捕获、盐碱消除与碳稳定化耦联，为盐碱地可持续治理提供了机制性新路线。本研究开创了一种“以盐治碱、化害为利”的苏打盐碱土矿化修复策略。其核心设计在于，将镁铁盐负载于生物炭基质中，利用土壤自身的碱性环境，原位驱动MgFe-LDHs的自组装。这一过程首先将碳酸根离子矿化锁入稳定晶体层间，从根源上消除了碱性和二次盐碱化风险；其次，释放的高价阳离子通过电荷当量交换高效置换土壤胶体上的交换性钠，实现快速脱盐；最终，新生的镁铁矿物相通过强化学络合和阳离子-π桥接作用，选择性捕获溶解性有机质，并促进微团聚体形成，从化学保护和物理闭蓄两条路径实现了颗粒态与矿物结合态有机碳的共稳定。由此，土壤盐碱化学胁迫得以解除，结构得以重建，一个健康、高产的土壤-微生物-植物生态系统得以恢复。该成果不仅为全球盐碱地治理提供了一种高性能新材料，更建立了矿化固碳与有机碳稳定相耦合的修复理论范式。未来可进一步探索不同背景离子和气候条件下LDHs原位组装的调控机制，并结合全生命周期评估推动该技术的区域性适配与规模化应用。 4 n% a7 q; V |' E
发表于 2026-4-29 09:12:03
