周建斌教授團(tuán)隊(duì)在施用氮肥促進(jìn)土壤無機(jī)碳來源二氧化碳排放取得進(jìn)展

近日，資環(huán)學(xué)院周建斌教授團(tuán)隊(duì)在Soil Biology and Biochemistry上發(fā)表題為“Nitrification-induced acidity controls CO₂ emission from soil carbonates”的研究論文。博士后陶靜靜、青年教授范利超為論文共同第一作者，周建斌教授和德國漢諾威大學(xué)Kazem Zamanian博士為論文共同通訊作者。

石灰性土壤碳庫包括有機(jī)及無機(jī)碳（以碳酸鈣為主）庫，一般認(rèn)為，無機(jī)碳周轉(zhuǎn)慢，在土壤中相對穩(wěn)定，因此，土壤碳在土壤肥力、固碳及應(yīng)對氣候變化的研究多聚焦在有機(jī)碳方面。近十年來的研究發(fā)現(xiàn)，土壤無機(jī)碳在調(diào)節(jié)農(nóng)田土壤碳循環(huán)、土壤肥力及應(yīng)對當(dāng)前氣候變化等方面的作用也不容小覷。近年來氮肥用量顯著增加，銨態(tài)氮肥產(chǎn)生的H⁺加速了土壤無機(jī)碳的溶解及CO₂的產(chǎn)生；溶解產(chǎn)生的CO₂可在土壤液相（HCO₃^?和CO₃^2?）、固相（CaCO₃再沉淀）和氣相（CO₂）間分配，如何定量施用氮肥后溶解的土壤無機(jī)碳以CO₂形態(tài)排放進(jìn)入大氣的數(shù)量是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題。

該文采用給土壤加入制備的¹⁴C標(biāo)記Ca¹⁴CO₃，利用室內(nèi)密閉培養(yǎng)方法研究了施用不同氮肥種類（雞糞、硝酸鉀、尿素、硝酸銨及硫酸銨）及用量對土壤無機(jī)碳來源CO₂釋放的影響。發(fā)現(xiàn)與雞糞和硝酸鉀肥料相比，施用銨態(tài)氮肥（硝酸銨及硫酸銨）由于硝化作用顯著降低了土壤pH，而增加了無機(jī)碳溶解，培養(yǎng)期間釋放的來自無機(jī)碳¹⁴CO₂排放量依次為硫酸銨 > 硝酸銨 > 尿素 > 硝酸鉀 > 雞糞，與不同氮肥硝化作用強(qiáng)度顯著相關(guān)。在整個(gè)培養(yǎng)期間，未施氮對照的無機(jī)碳源CO₂排放量對總CO₂排放量的貢獻(xiàn)率平均為15%（7% ~ 22%），施用銨態(tài)氮肥后其貢獻(xiàn)率增加至31% ~ 88%，且無機(jī)碳源CO₂排放量與氮肥施用量成正比。通過對比基于氮肥硝化作用釋放H⁺溶解無機(jī)碳理論模型估算的無機(jī)碳源CO₂排放量和實(shí)際測定值，發(fā)現(xiàn)理論模型高估了無機(jī)碳源CO₂排放量，首次定量施用不同種類氮肥對室內(nèi)密閉培養(yǎng)土壤無機(jī)碳釋放CO₂的數(shù)量。表明若忽略石灰性土壤中無機(jī)碳對大氣CO₂排放的貢獻(xiàn)，不僅高估了土壤呼吸，而且會掩蓋非生物碳排放在農(nóng)田碳循環(huán)中的重要作用，為合理施氮、減少土壤碳排放等提供了理論支持。

論文共同作者還包括德國哥廷根大學(xué)Yakov Kuzyakov教授及德國圖賓根大學(xué)Callum Colin Banfield博士。該研究得到國家自然科學(xué)基金、德國研究基金及國家留學(xué)基金委等項(xiàng)目的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109398

編輯：趙杰

終審：李志