東北地理所在長期施肥對黑土有機質(zhì)穩(wěn)定性的影響方面取得進展
土壤有機質(zhì)（SOM）是影響土壤肥力和健康的關(guān)鍵因素，也是陸地最大的碳庫，其含量變化與二氧化碳排放關(guān)系密切，進而影響全球氣候變暖。施肥作為影響SOM含量的重要農(nóng)田管理措施，受到許多學(xué)者的廣泛關(guān)注，但目前仍缺乏針對不同施肥措施對SOM穩(wěn)定性影響的研究。
東北地理所黑土保護與利用學(xué)科組的科研人員以東北黑土為研究對象，依托長期田間定位試驗，系統(tǒng)分析了顆粒態(tài)有機質(zhì)（POM）和礦質(zhì)結(jié)合態(tài)有機質(zhì)（MAOM）組成和占比表征的SOM物理穩(wěn)定性、SOM化合物組成表征的化學(xué)穩(wěn)定性以及生物穩(wěn)定性指數(shù)（BSI）和礦化速率常數(shù)表征的SOM生物穩(wěn)定性對施肥管理方式的響應(yīng)。該研究旨在探究不同施肥措施對SOM綜合穩(wěn)定性的影響及調(diào)控途徑。
研究發(fā)現(xiàn)，與不施肥相比，施肥措施主要促進了具有較高活性的POM含量的增加，其中有機物料的施用效果顯著優(yōu)于單一施用化肥，但施肥后降低了MAOM/POM，進而降低了SOM的物理穩(wěn)定性。另外，長期施肥顯著增加了SOM中的芳香化合物、含氮化合物和含硅化合物等穩(wěn)定成分的含量，提高了SOM的化學(xué)穩(wěn)定性。而針對SOM的生物穩(wěn)定性，施肥主要促進了SOM中可礦化有機質(zhì)（ASOM）的形成，提高了SOM的礦化速率常數(shù)，降低了SOM的BSI，從而降低了SOM的生物穩(wěn)定性（圖1）。不同施肥措施主要通過提高SOM的化學(xué)穩(wěn)定性而提高了SOM的綜合穩(wěn)定性，而SOM穩(wěn)定性的變化直接影響了SOM的含量（圖2、圖3）。研究結(jié)果證明，施肥可以提高SOM的綜合穩(wěn)定性，且化肥配施秸稈和化肥配施有機肥的效果明顯優(yōu)于單施化肥。本研究為長期不同施肥管理下SOM穩(wěn)定性變化及其固存機制提供了科學(xué)依據(jù)。
圖1 不同施肥措施對土壤有機質(zhì)生物穩(wěn)定性的影響
圖2 不同施肥措施對土壤有機質(zhì)含量以及綜合穩(wěn)定性的影響
圖3 不同施肥措施對土壤有機質(zhì)穩(wěn)定性影響的偏最小二乘法路徑分析圖
相關(guān)成果發(fā)表在國際農(nóng)林科學(xué)期刊Agronomy上。研究由黑土保護與利用學(xué)科組冀雨璇（第一作者）、鄒文秀研究員（通訊作者）、趙影等共同完成。該研究得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項A類（XDA28070100）、國家重點研發(fā)計劃（2022YFD1500100）等聯(lián)合資助。
論文信息：
Ji Y,Zhao Y,Han X,Chen X,Yan J,Lu X,Zhu Y,Zou W*. Effect of Long-Term Fertilization Practices on the Stability of Soil Organic Matter in the Northeast Black Soil Region in China. Agronomy. 2024,14(10):2272.
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