Effects of hydrochar from sunflower straw on soil organic carbon and its mineralization characteristics

Yao Jia; Wang Xueren; Zhang Puhe; Zhao Shixiang

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.039

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Effects of hydrochar from sunflower straw on soil organic carbon and its mineralization characteristics

Carbon Effect Researches

- Effects of hydrochar from sunflower straw on soil organic carbon and its mineralization characteristics
- Bulletin of Soil and Water Conservation Vol. 45, Issue 4, Pages: 286-293(2025)
- 作者机构：
  
  1.内蒙古农业大学资源与环境学院内蒙古自治区土壤质量与养分资源重点实验室，内蒙古;呼和浩特 010018
  2.农业生态安全与绿色发展自治区高等学校重点实验室，内蒙古呼和浩特 010018
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.039
  CLC： S154
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.04.039.
- Received：19 February 2025，
  
  Revised：2025-05-20，
  
  Published：20 August 2025
- 稿件说明：
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姚佳, 王雪韧, 张普河，等.葵花秸秆水热炭对土壤有机碳及其矿化特征的影响[J].水土保持通报,2025,45(4):286-293.

Yao Jia, Wang Xueren, Zhang Puhe, et al. Effects of hydrochar from sunflower straw on soil organic carbon and its mineralization characteristics [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(4):286-293.
姚佳, 王雪韧, 张普河，等.葵花秸秆水热炭对土壤有机碳及其矿化特征的影响[J].水土保持通报,2025,45(4):286-293. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.039. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.04.039..

Yao Jia, Wang Xueren, Zhang Puhe, et al. Effects of hydrochar from sunflower straw on soil organic carbon and its mineralization characteristics [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(4):286-293. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.039. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.04.039..

摘要

目的

探讨不同制备温度葵花秸秆水热炭添加对土壤有机碳（SOC）及其组分的影响，为葵花秸秆资源化利用和土壤固碳提供理论依据。

方法

以葵花秸秆为原料，分别在180 ℃和220 ℃制备水热炭（SB180，SB220）。通过室内培养试验，分析不同温度制备的水热炭及不同添加量输入对土壤有机碳及组分的差异化调控。

结果

①随着制备温度的升高，水热炭的碳含量、芳香度、比表面积以及孔体积增大。 ②随着制备温度和添加量的增加，土壤有机碳、矿物结合态有机碳（MAOC）和颗粒有机碳（POC）含量显著提高，2%SB220处理的S

OC，POC以及MAOC含量最高，分别较对照增加了75.34%，23.34%和105.75%。 ③土壤有机碳矿化速率、累积矿化量、潜在可矿化量（

）以及激发效应（

）随着制备温度的升高而降低，随添加量的增加而增加，2%SB220的累积矿化量、

以及

较1%SB220分别升高了50.88%，57.61%和79.51%。

结论

SB220显著提升了土壤有机碳、矿物结合态有机碳和颗粒有机碳含量，有较好的固碳潜力，但随着添加量增加，碳排放风险增加，建议添加1%的SB220，实现碳矿化损失与长效固存的平衡。

Abstract

Objective

The effects of different preparation temperatures for hydrochars from sunflower straw on soil organic carbon （SOC） and its components were investigated to provide a theoretical basis for sunflower straw resource utilization and soil carbon sequestration.

Methods

Hydrochars （SB180 and SB220） were prepared from sunflower straw at 180 ℃ and 220 ℃， respectively， and indoor incubation tests were conducted to analyze the differential regulation of SOC and its fractions by varying preparation temperatures and additive amounts of hydrochar input.

Results

① The carbon content， aromaticity， specific surface area， and pore volume of the hydrochars gradually increased with increasing preparation temperature. ② The contents of SOC， mineral-associated organic carbon （MAOC）， and particulate organic carbon （POC） significantly increased with increasing preparation temperature and addition amount. SOC， POC and MAOC reached their highest levels in the 2% SB220 treatment， increasing by 75.34%， 23.34% and 105.75%， respectively， compared with CK. ③ As the preparation temperature increased， the soil organic carbon mineralization rate， cumulative mineralization amount， potentially mineralizable carbon （

） and priming effect （

） decreased， whereas these values increased with higher addition amounts cumulative mineralization，

and

were elevated by 50.88%， 57.61%

and 79.51%， respectively， in 2%SB220 treatment compared to 1%SB220 .

Conclusion

SB220 can significantly enhance the contents of SOC， MAOC and POC， and exhibits strong carbon sequestration potential； however， the risk of carbon emissions increases with the increase of the addition amount. Therefore， it is recommended to add 1%SB220 to achieve a balance between mineralization loss and long-lasting sequestration.

关键词

Keywords

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