题目
Enhanced soil organic carbon stability in rhizosphere through manure application
期刊
SOIL TILL RES(6.1/Q1)
通讯作者
臧华栋(zanghuadong@cau.edu.cn)
通讯地址
中国农业大学农学院
土壤是陆地生态系统最大的有机碳库,其有机碳(SOC)的微小变化会影响全球碳循环与气候变化。气候变暖和施肥是影响 SOC 矿化和陆地碳储存的重要因素。根际在陆地生态系统养分和碳循环中起关键作用,但施肥制度对根际与土体 SOC 矿化及其温度敏感性(Q10)的影响尚不明晰。2015 年起在河北沧州中国农业大学吴桥实验站进行夏玉米 - 冬小麦轮作施肥实验,设不施肥(CK)、纯化肥(NPK)、半化肥半
有机肥(NPKM)和纯
有机肥(M)4 种处理,每种处理 4 次重复,小区面积 10m×10m。2020 年玉米收获后采集根际和土体(0 - 20cm)土壤,土体土去除表面作物残茬后采集 7 点混合,根际土为用力摇晃玉米植株后取根上土壤混合,过 2mm 筛后分为两份,一份用于培养,一份风干测理化性质。采用三因素随机区组设计,因素为施肥制度、土壤位置和培养温度(15℃和 25℃)。50g 鲜土样加至 500ml 玻璃瓶,加水至 70% 持水量,15℃预培养 5 天,后放入装有 5ml 1M NaOH 的烧杯捕获CO2,分别在 15℃和 25℃培养 60 天,定期更换碱液,用 0.2M HCl 滴定剩余 NaOH 测矿化碳,计算特定 SOC 矿化量。培养 60 天后测土壤 pH、水分、微生物量、溶解态 C 和 N、酶活性等指标。用一阶二室模型计算 SOC 矿化的Q10值,用双向方差分析和 Pearson 相关分析等统计方法评估差异和相关性,用随机森林模型确定主要预测变量。

施肥增加了土壤总矿质氮和溶解有机氮含量,有机肥处理(NPKM 和 M)在 15℃时显著提高溶解有机氮含量,25℃时增加微生物量碳含量。根际土 pH 和矿质氮低于土体土,微生物量碳和 MBC/MBN 比值高于土体土。在土体土中,有机肥增加了活性碳库的Q10,在根际土中则降低了活性和稳定碳库的Q10。根际土活性碳库Q10高于土体土,稳定碳库Q10低于土体土。Pearson 相关分析表明 SOC 矿化与 MBC、MBN、BG、XYL 正相关,与 DOC、DON 负相关。
随机森林模型显示 DOC、MBN、XYL 和 DON 是 SOC 矿化的重要预测因子。有机肥施用降低了根际和土体土的 SOC 矿化,在土体土中增加活性碳库Q10,根际土中降低活性和稳定碳库Q10,这归因于土壤养分有效性和微生物活动的差异。有机肥应用可有效抑制 SOC 矿化,增强全球变暖下的碳稳定性,是一种气候智能型农业实践,有助于实现碳中和与可持续农业管理。