題目

Enhanced soil organic carbon stability in rhizosphere through manure application

期刊

SOIL TILL RES（6.1/Q1）

通訊作者

臧華棟（zanghuadong@cau.edu.cn）

通訊地址

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院

 

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的有機(jī)碳庫(kù)，其有機(jī)碳（SOC）的微小變化會(huì)影響全球碳循環(huán)與氣候變化。氣候變暖和施肥是影響 SOC 礦化和陸地碳儲(chǔ)存的重要因素。根際在陸地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分和碳循環(huán)中起關(guān)鍵作用，但施肥制度對(duì)根際與土體 SOC 礦化及其溫度敏感性（Q10）的影響尚不明晰。2015 年起在河北滄州中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)吳橋?qū)嶒?yàn)站進(jìn)行夏玉米 - 冬小麥輪作施肥實(shí)驗(yàn)，設(shè)不施肥（CK）、純化肥（NPK）、半化肥半有機(jī)肥（NPKM）和純有機(jī)肥（M）4 種處理，每種處理 4 次重復(fù)，小區(qū)面積 10m×10m。2020 年玉米收獲后采集根際和土體（0 - 20cm）土壤，土體土去除表面作物殘茬后采集 7 點(diǎn)混合，根際土為用力搖晃玉米植株后取根上土壤混合，過(guò) 2mm 篩后分為兩份，一份用于培養(yǎng)，一份風(fēng)干測(cè)理化性質(zhì)。采用三因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，因素為施肥制度、土壤位置和培養(yǎng)溫度（15℃和 25℃）。50g 鮮土樣加至 500ml 玻璃瓶，加水至 70% 持水量，15℃預(yù)培養(yǎng) 5 天，后放入裝有 5ml 1M NaOH 的燒杯捕獲CO2，分別在 15℃和 25℃培養(yǎng) 60 天，定期更換堿液，用 0.2M HCl 滴定剩余 NaOH 測(cè)礦化碳，計(jì)算特定 SOC 礦化量。培養(yǎng) 60 天后測(cè)土壤 pH、水分、微生物量、溶解態(tài) C 和 N、酶活性等指標(biāo)。用一階二室模型計(jì)算 SOC 礦化的Q10值，用雙向方差分析和 Pearson 相關(guān)分析等統(tǒng)計(jì)方法評(píng)估差異和相關(guān)性，用隨機(jī)森林模型確定主要預(yù)測(cè)變量。

施肥增加了土壤總礦質(zhì)氮和溶解有機(jī)氮含量，有機(jī)肥處理（NPKM 和 M）在 15℃時(shí)顯著提高溶解有機(jī)氮含量，25℃時(shí)增加微生物量碳含量。根際土 pH 和礦質(zhì)氮低于土體土，微生物量碳和 MBC/MBN 比值高于土體土。在土體土中，有機(jī)肥增加了活性碳庫(kù)的Q10，在根際土中則降低了活性和穩(wěn)定碳庫(kù)的Q10。根際土活性碳庫(kù)Q10高于土體土，穩(wěn)定碳庫(kù)Q10低于土體土。Pearson 相關(guān)分析表明 SOC 礦化與 MBC、MBN、BG、XYL 正相關(guān)，與 DOC、DON 負(fù)相關(guān)。
隨機(jī)森林模型顯示 DOC、MBN、XYL 和 DON 是 SOC 礦化的重要預(yù)測(cè)因子。有機(jī)肥施用降低了根際和土體土的 SOC 礦化，在土體土中增加活性碳庫(kù)Q10，根際土中降低活性和穩(wěn)定碳庫(kù)Q10，這歸因于土壤養(yǎng)分有效性和微生物活動(dòng)的差異。有機(jī)肥應(yīng)用可有效抑制 SOC 礦化，增強(qiáng)全球變暖下的碳穩(wěn)定性，是一種氣候智能型農(nóng)業(yè)實(shí)踐，有助于實(shí)現(xiàn)碳中和與可持續(xù)農(nóng)業(yè)管理。