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主要作者及研究机构
该研究由Chenxia Su、Ronghua Kang、Wentao Huang、Ang Wang、Xue Li、Kai Huang、Qiang Zhou和Yunting Fang等人共同完成。研究团队来自多个机构，包括中国科学院应用生态研究所、沈阳农业大学土地与环境学院、潍坊现代农业与生态环境研究院、中国地质调查局东北地质科技创新中心等。研究于2025年发表在期刊*Soil Ecology Letters*上。

学术背景
该研究的主要科学领域为土壤生态学与碳循环。研究背景是全球气候变化背景下，减少大气中二氧化碳（CO₂）的迫切需求。增强岩石风化（Enhanced Rock Weathering, ERW）作为一种负排放技术（Negative Emission Technologies, NETs），通过将硅酸盐矿物粉末施用于土壤，加速自然风化过程，从而捕获CO₂。然而，现有研究多关注无机碳的固定，忽视了土壤有机碳（Soil Organic Carbon, SOC）分解对净CO₂去除的影响。因此，本研究旨在量化硅灰石粉末（Wollastonite Powder）在不同pH值土壤中的风化速率及其对CO₂排放的影响，以评估其作为土壤改良剂的潜力。

研究流程
研究分为以下几个步骤：
1. 土壤采集与处理：从中国湘潭（pH 4.4）、沈阳（pH 5.6）和开封（pH 7.7）三个地区的玉米田中采集土壤样本。土壤经风干、过筛后，分别装入培养容器中，预培养一周以稳定微生物群落。
2. 硅灰石粉末添加：将硅灰石粉末以0.01 g/g土壤的剂量均匀混入土壤中，对照组不添加粉末。每种土壤类型设置4个重复，共24个培养容器。
3. 实验室培养实验：培养实验持续233天，期间模拟降水，定期监测土壤湿度、温度和CO₂排放。
4. 数据分析：使用扫描电子显微镜（SEM）结合能谱分析（EDS）量化硅灰石的风化速率，同时测定土壤pH、交换性钙（Ca²⁺）、溶解性无机碳（Dissolved Inorganic Carbon, DIC）和SOC含量。
5. CO₂排放监测：采用自动化气室法连续测量CO₂浓度，计算CO₂通量和累积排放量。

主要结果
1. 硅灰石风化速率：在pH 4.4的酸性土壤中，硅灰石风化速率达89.02%，而在pH 7.7的碱性土壤中为74.44%。表明酸性条件下硅灰石风化更快。
2. CO₂排放：在酸性土壤中，硅灰石添加显著增加了CO₂排放，主要源于硅灰石中碳酸钙（CaCO₃）的酸解和SOC的分解。然而，这些排放量仅占硅灰石风化总CO₂去除量的不到20%。在碱性土壤中，硅灰石添加则减少了CO₂排放。
3. 净CO₂去除：pH 4.4和pH 7.7土壤的净CO₂去除量分别为1.04 g C/kg土壤和1.13 g C/kg土壤。表明硅灰石在不同pH值土壤中均具有显著的CO₂去除潜力。
4. 土壤性质变化：硅灰石添加显著提高了酸性土壤的pH值，增加了交换性Ca²⁺含量，同时促进了微生物活性。

结论
研究表明，硅灰石粉末在不同pH值土壤中均能有效去除CO₂，且其风化速率在酸性土壤中更高。尽管在酸性土壤中硅灰石添加会短期增加CO₂排放，但其排放量远低于硅灰石风化捕获的CO₂总量。在碱性土壤中，硅灰石添加不仅减少了CO₂排放，还通过风化作用固定了更多CO₂。因此，硅灰石作为土壤改良剂在农业土壤中具有广泛的应用潜力，既能改善土壤性质，又能助力碳中和目标的实现。

研究亮点
1. 创新性方法：首次结合SEM-EDS技术和自动化气室法，量化了硅灰石在不同pH值土壤中的风化速率及其对CO₂排放的影响。
2. 全面评估：不仅关注无机碳的固定，还系统评估了SOC分解对净CO₂去除的贡献。
3. 实际应用价值：研究结果为硅灰石在农业土壤中的大规模应用提供了科学依据，尤其在中国广泛分布的酸性土壤中具有重要实践意义。

其他有价值的内容
研究还探讨了硅灰石添加对土壤微生物活性、溶解性有机碳（Dissolved Organic Carbon, DOC）和DIC的影响，为进一步研究硅灰石在土壤生态系统中的作用提供了数据支持。

该研究为增强岩石风化技术在农业土壤中的应用提供了重要科学依据，同时为全球气候变化背景下的碳减排策略贡献了新的思路。