Optimizing biogas slurry and biochar co-application to enhance soil microenvironment, mitigate greenhouse gas emissions, and increase tomato yield in greenhouse systems

为支撑农业碳达峰与碳中和目标，本研究探讨了沼液利用过程中温室气体排放与养分淋失的不确定性，系统揭示了在过量灌溉与施肥的集约化农业管理条件下，沼液、生物炭与化肥配施减少温室气体排放和养分损失的机理与调控路径。在等氮、磷、钾投入及一致灌溉水平下，采用点源地下灌溉系统，评估了不同沼液替代化肥比例的效果。处理包括CF、FR、BS25、BS50、BS75和BS100，以及相应的生物炭处理CF + C、FR + C、BS25 + C、BS50 + C、BS75 + C和BS100 + C。测定了番茄产量、土壤物理性质、微生物生物量、微生物基因拷贝数及土壤温室气体排放。通过多元统计分析和多准则决策方法，确定了关键影响因素和最优管理策略。结果表明，沼液配施生物炭通过提高土壤温度(ST)、土壤含水量(SMC)和充水孔隙度(WFPS)，显著改善了温室番茄系统的土壤微环境，尤其在春夏季和秋冬季的开花期。生物炭还显著提高了微生物生物量碳(MBC)，而微生物基因拷贝数(包括AOA、AOB和mcrA)则表现出明显的季节性变化。在温室气体排放方面，沼液与生物炭配施显著影响CO₂通量，尤其在8—119天期间促进CO₂排放。生物炭有效抑制了N₂O排放，在1—7天促进CH₄排放，并在8—119天降低CH₄通量。BS75 + C处理显著提高了番茄产量至151.34 t ha⁻¹，将全球增温潜势降至9491.43 kg ha⁻¹，并降低了温室气体排放强度。与其他处理相比，BS75 + C在农艺和环境性能方面始终表现优越。综合分析表明，ST、SMC和MBC主要影响CO₂排放；ST、AOA和AOB影响N₂O排放；mcrA、WFPS和ST影响CH₄排放。多准则决策分析确定BS75 + C为最优策