資環(huán)學(xué)院田霄鴻教授科研團(tuán)隊(duì)在農(nóng)業(yè)土壤有機(jī)碳積累機(jī)制方面取得新進(jìn)展

近日，資源環(huán)境學(xué)院田霄鴻教授團(tuán)隊(duì)在土壤領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)期刊《Soil Biology and Biochemistry》上發(fā)表題為“Nitrogen fertilizer builds soil organic carbon under straw return mainly via microbial necromass formation”的研究論文，孟祥天為該論文的第一作者，田霄鴻教授和師江瀾副教授為該論文通訊作者。

圖1 秸稈還田和施氮對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)形成影響的概念圖

碳和氮輸入強(qiáng)烈影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土壤有機(jī)碳（SOC）的形成、周轉(zhuǎn)和固存。然而，目前尚不清楚施氮肥如何調(diào)節(jié)秸稈還田條件下植物源碳和微生物源碳對(duì)SOC固持的貢獻(xiàn)。為了填補(bǔ)這一空白，基于一項(xiàng)18年的秸稈還田和施氮肥的田間定位試驗(yàn)，通過測(cè)定植物和微生物生物標(biāo)志物以及酶活性，試圖解釋以上科學(xué)問題。

秸稈還田和施氮分別使土壤有機(jī)碳含量增加20%和10%。具體而言，秸稈還田使總木質(zhì)素酚（主要是香蘭素和丁香基）在SOC中的比例增加了16%，但使肉桂基在SOC中所占比例降低了7.5%。這意味著一些植物殘?bào)w被選擇性地保留了下來，而那些不如肉桂基穩(wěn)定的化合物則更容易被分解。此外，隨著秸稈還田，磷脂脂肪酸（PLFA）含量和酶活性的增加表明秸稈加速分解。基于氨基糖的估算，秸稈還田沒有改變微生物殘?bào)w與SOC的比例。木質(zhì)素和氨基糖共同決定了秸稈還田條件下植物源碳和微生物源碳對(duì)SOC固持的貢獻(xiàn)不變。施氮使土壤有機(jī)碳中微生物殘?bào)w（尤其是細(xì)菌殘?bào)w）碳的比例增加了6%，從而降低了植物殘?bào)w對(duì)SOC的最大貢獻(xiàn)。因此，施氮加速了微生物對(duì)秸稈利用，從而加速了微生物殘?bào)w的形成。就PLFA組成而言，子囊菌門和擔(dān)子菌門、放線菌門和革蘭氏陰性菌是形成微生物殘?bào)w和SOC的關(guān)鍵貢獻(xiàn)值。施氮增加了氮獲取酶活性，促進(jìn)了微生物壞死塊參與營(yíng)養(yǎng)循環(huán)，從而刺激了植物和微生物的生長(zhǎng)。總的來說，秸稈還田同時(shí)增加了植物和微生物源碳，而施氮刺激了微生物生物量和酶活性，從而增加了秸稈轉(zhuǎn)化為微生物殘?bào)w的能力。

該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、學(xué)校科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)的支持。

文章鏈接: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109223

終審：李志

編輯：趙杰