一种基于碳浓缩的碳汇快速强化的生态修复方法

本发明涉及生态修复方法领域，具体涉及一种基于碳浓缩的碳汇快速强化的生态修复方法。

背景技术：

1、长期以来，我国生态系统修复过程过多关注生态系统功能的恢复和土地利用结构的优化，对减少碳排放方面的关注较少。而修复目标主要是以最小的经济代价快速实现污损土地修复和生态复绿。现有的修复手段和方法均表现的较为单一，主要为通过工程措施进行地质灾害治理，简单的与土地整治模式相结合进行简单粗放的复垦，对固碳增汇理念不足。土壤环境问题是生态修复工作的重点，生态破坏区常常会产生大量温室气体、存在重金属以及其他有毒害物质，且各类污染物的污染周期长、危害大，在此基础上直接进行简单的土地复垦势必会极大的影响土地质量，造成土壤固碳能力降低，也不利于新增耕地粮食产能提升。

2、土壤碳库是陆地生态系统中的核心组成部分，土壤碳汇能够带来农业产量增加、生态系统服务功能提升等协同效益，土壤碳汇的快速强化有助于生态系统的迅速稳定，也是解决碳汇问题的核心，是削减碳排放、缓解全球气候变化的重要路径。土壤碳汇的有机碳来源主要包括凋落物，根系分泌物以及死的根、微生物和土壤动物等，无机碳源于雨水溶解大气和土壤中的co2生成含浓缩co2的水体，生物活动催化co2水合反应将大气中的co2引入土壤，也能促进土壤溶液中浓缩co2的积累，土壤溶液中浓缩co2的积累会为土壤中的自养型生物提供原料，为土壤的碳循环带来动力，提升土壤有机碳库。为了强化生态系统碳汇，土壤碳汇是关键。我们基于植物及生物活动等对co2的浓缩机制，提出以人工方式将气态的co2通过介质转化为浓缩co2用于植物-土壤-微生物生态系统来增强生态系统的碳汇，其技术关键是实现有效的碳源供给及植物对该碳源的有效利用。

3、已明确的植物利用浓缩co2的方式多种多样，植物可以向细胞外分泌碳酸酐酶，将浓缩co2催化生成co2，然后再吸收进叶片；植物向胞外分泌h+,这些h+与浓缩co2结合生成co2，再被吸收；有些植物在细胞膜上演化出了碳酸氢根和阴离子交换通道，直接吸收浓缩co2。也有研究表明在石灰质土壤上，浓缩co2可以被动地进入植物根部，然后浓缩co2通过木质部导管长距离运输到叶片，在叶片中被碳酸酐酶脱水酶转化后，产生的co2可以与大气中的co2一起被植物光合同化。然而含有高浓度co32-/浓缩co2(5mmol/l至20mmol/l)的土壤会限制作物的代谢性能并限制其产量。但通过适宜的低植物生理毒性介质浓缩co2后用于菊科植物种植，结果表明菊科植物能够间歇性的利用土壤源co2进行光合作用，且施入土壤的浓缩co2能快速稳定土壤碳汇。因此，如果将低植物生理毒性介质携带高浓度浓缩co2用于生态修复，将能够实现生态修复区碳汇的快速强化

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，提供一种基于碳浓缩的碳汇快速强化的生态修复方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种基于碳浓缩的碳汇快速强化的生态修复方法，包括以下步骤：

4、步骤1、制备co2浓缩载体；

5、步骤2、根据土壤的贫瘠状况，向土壤中施入co2浓缩载体，然后将土层进行深翻或旋耕，并在土地表面均匀斜插多个pvc管，所述pvc管下端插入地下0.4-0.6米深度处，所述pvc管与竖直夹角20-30度；

6、步骤3、每隔2个月通过预埋管道向土层内增施co2浓缩载体，持续一年以上。

7、进一步的，所述步骤1具体包括以下步骤：

8、用沼液、生物质灰、生物炭、粉煤灰、腐殖酸碱溶液或氨水材料捕集锅炉烟气/生物天然气生产过程中的co2，将co2以hco3-的形式进行富集，当ph达到6.5-7.5之间后得到浓缩co2的载体。

9、进一步的，所述步骤2中施入0.5-0.8kg/m2的固体co2浓缩载体或10-15kg/m2的液体co2浓缩载体，步骤3中每次施入5-7.5kg/m2的液体co2浓缩载体。

10、进一步的，所述步骤2中，相邻pvc管之间的间距为4-5米。

11、进一步的，所述步骤2和步骤3之间还包括以下步骤：

12、将先锋植物与混合基质混匀后喷洒到整理好的土层上，再配水喷洒10-15kg/m2的液体co2浓缩载体，之后覆膜/铺设草帘，保护土壤墒情，促进种子萌发；

13、进一步的，所述先锋植物包括狗牙根、狼尾草、狗尾草、白三叶、沙打旺、百里香、紫花苜蓿、草木犀、花棒、沙地柏、沙棘、酸枣、樟子松、桑树和榆树中的任意多种组合。

14、本发明的有益效果为：

15、1.本发明将能源化工生产中产生的co2用低植物生理毒性的介质(如沼液、生物质灰、生物炭及腐殖酸碱溶液等)进行浓缩形成浓缩co2后用于生态修复，实现生态系统的增汇，并实现农林业废弃物的资源化利用。

16、2.本发明为ccus技术新探索了一种技术绿色、节能、成本低且应用范围大并具有高附加值产品的新co2固定及利用途径

17、3.通过本发明探究的方法，能够实现co2的固定及封存，且碳减排量拥有一定规模。

18、4.本发明能够快速稳定修复的初建生态系统，强化初建生态系统的生态碳汇，在生态修复过程中实现co2的净负排放。

技术特征：

1.一种基于碳浓缩的碳汇快速强化的生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于碳浓缩的碳汇快速强化的生态修复方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的基于碳浓缩的碳汇快速强化的生态修复方法，其特征在于，所述步骤2中，施入0.5-0.8kg/m2的固体co2浓缩载体，或施入10-15kg/m2的液体co2浓缩载体，步骤3中每次施入5-7.5kg/m2的液体co2浓缩载体。

4.根据权利要求1所述的基于碳浓缩的碳汇快速强化的生态修复方法，其特征在于，所述步骤2中，相邻pvc管之间的间距为4-5米。

5.根据权利要求1所述的基于碳浓缩的碳汇快速强化的生态修复方法，其特征在于，所述步骤2和步骤3之间还包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的基于碳浓缩的碳汇快速强化的生态修复方法，其特征在于，所述先锋植物包括狗牙根、狼尾草、狗尾草、白三叶、沙打旺、百里香、紫花苜蓿、草木犀、花棒、沙地柏、沙棘、酸枣、樟子松、桑树和榆树中的任意多种组合。

技术总结
本发明涉及一种基于碳浓缩的碳汇快速强化的生态修复方法。本发明基于植物及生物活动催化气态CO<subgt;2</subgt;形成浓缩CO<subgt;2</subgt;强化其碳同化的机制，提出以低植物生理毒性介质吸收CO<subgt;2</subgt;而负载大量浓缩CO<subgt;2</subgt;后用于生态修复区的碳汇强化，通过厘清引入生态修复区的浓缩CO<subgt;2</subgt;被植物、微生物及土壤组分的吸收途径及固定的量，分析植物‑土壤‑微生物对土壤碳汇强化的贡献，确定土壤增汇的主要贡献者，进而实现生态修复区碳汇的快速强化，为生态修复中碳汇快速强化提供理论依据。

技术研发人员：梁飞虹,段义忠,刘艳利,王冰,唐玲,江玉林,王旭升,亢福仁
受保护的技术使用者：榆林学院
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11