日本理化研究所環(huán)境資源研究中心菊地淳領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組開發(fā)出“利用半碳化生物質(zhì)改良土壤綜合評價法”，可通過綜合分析土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征對土壤進(jìn)行改良。

土壤由大小不一的沙石、經(jīng)微生物分解后殘留的腐殖質(zhì)以及由雨水、河川等帶入的礦物質(zhì)等多種物質(zhì)組成。這些物質(zhì)交織形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤保持適度水分，并通過空氣通道向植物和土壤生物提供氧氣。

迄今為止，學(xué)術(shù)界發(fā)表了眾多關(guān)于土壤環(huán)境循環(huán)的研究報告，但角度大都比較單一。由于植物通過根部吸收營養(yǎng)、水分和進(jìn)行呼吸，土壤特征對植物生長影響明顯。要維持植物正常生長，土壤中必須要有充分的濕度和空氣。比如在撒哈拉以南非洲，土壤非常干燥，含水后土質(zhì)會變得極其堅硬，使農(nóng)業(yè)栽培面臨很大困難。

研究小組發(fā)表在英國《科學(xué)報告》雜志上的報告稱，為改良土壤結(jié)構(gòu)，他們利用核磁共振法(NMR)構(gòu)建了結(jié)構(gòu)分析方法。他們先對桐油樹落葉進(jìn)行破碎處理，在無氧環(huán)境下低溫加熱至攝氏240度，制成半碳化生物質(zhì)。然后通過紅外光譜法、熱分析法、粒度分布和二維溶液核磁共振法進(jìn)行分析，并從代謝組分析結(jié)果確認(rèn)了由熱分解形成的生物質(zhì)中水分和半纖維素成分。

在上述分析的基礎(chǔ)上，研究小組把半碳化的桐油樹以各種比例混合在貧瘠土壤中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過改良的土壤形成了團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的物理特征，證明土壤保水能力提高。此外，土壤改良后還出現(xiàn)了植物與微生物共生現(xiàn)象。

研究人員稱，這一評價方法可對不斷擴(kuò)大的荒漠地帶進(jìn)行土壤改良，使其成為可耕種土地，從而為人口爆發(fā)式增長的非洲地區(qū)解決糧食問題帶來新的希望。