我中心在在微生物技术提高土体干旱承载力长期效应方面取得新进展

我中心在在微生物技术提高土体干旱承载力长期效应方面取得新进展

受全球气候变化影响，极端干旱气候事件发生的频率、强度、影响范围及持续时间呈显著加剧趋势（IPCC, 2021），会对土体的工程性质产生重要影响，从而引发一系列生态环境和工程地质问题，如大面积植被死亡、陆地碳吸收减少、土地退化、土壤盐碱化、沙漠化、土体龟裂等。增强土体保水能力，缓解土体水分过度蒸发，是提高土体应对干旱气候变化的有效途径，提出生态环保的任性防控技术是该领域的研究热点和难点。

针对上述问题，我们引入国际前沿的、绿色的、可持续的微生物矿化技术（MICP），首次开展了长达一年半的现场原位试验，探究了MICP处理土体应对气候变化的能力和长期效应。试验结果表明，MICP技术能够显著提高土体的干旱承载力但存在时间效应。应对干旱气候变化的能力主要体现在MICP处理后的土体的蒸发速度大幅度降低，最高可达50%（图1）。这主要归因于MICP在土体表面形成的硬化壳对土中水分向大气迁移产生抑制作用，以及MICP改性后土体持水能力得到增强。然而，MICP的上述效果会在长期风化作用下逐渐减弱，但可以通过定期重复MICP处理维持土体的干旱承载力。基于长期原位监测分析及室内联合试验获取的定量研究结果，我们认为MICP作为一种新型生态技术，在提升土体气候变化韧性方面具有较好潜力。

图1  MICP技术降低土体的蒸发速度

图2 MICP技术缓解干旱的机制及长期效果示意图

该研究通过具有低碳、环保、高效和可持续特点的微生物技术，为缓解全球气候变化作用下的干旱问题提供了新的思路。相关研究成果近期以“Long‐Term Performance on Drought Mitigation of Soil Slope Through Bio‐Approach of MICP: Evidence and Insight from Both Field and Laboratory Tests”为题，发表于水科学领域顶级期刊Water Resources Research上（https://doi.org/10.1029/2024WR037486），论文第一作者为我中心博士生季欣伦，唐朝生教授和泮晓华副教授为该论文的共同通讯作者。研究工作得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划课题等项目的资助。

论文信息：

Ji, X.‐L., Tang, C.‐S., Pan, X.‐H., Cai, Z.‐L., Liu, B., & Wang, D.‐L. (2024). Long-term performance on drought mitigation of soil slope through bio‐approach of MICP: Evidence and Insight from Both Field and Laboratory Tests. Water Resources Research, 60, e2024WR037486. https://doi.org/10.1029/2024WR037486