東北地理所在土壤有機(jī)質(zhì)激發(fā)效應(yīng)研究方面取得重要進(jìn)展
東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所土壤物質(zhì)循環(huán)學(xué)科組、中科院海倫農(nóng)業(yè)生態(tài)實(shí)驗(yàn)站李祿軍研究員與研究所海外特聘研究員加州大學(xué)戴維斯分校William R. Horwath教授團(tuán)隊(duì)合作在土壤有機(jī)質(zhì)礦化的激發(fā)效應(yīng)研究方面取得了重要進(jìn)展，研究論文“Soil microbial biomass size and soil carbon influence the priming effect from carbon inputs depending on nitrogen availability”發(fā)表在土壤學(xué)Top刊物Soil Biology & Biochemistry上。
土壤有機(jī)碳不僅對于維持和提升農(nóng)田土壤肥力具有重要意義，還與氣候變化密切相關(guān)。因此，有機(jī)物質(zhì)還田被認(rèn)為是維持和提升土壤有機(jī)碳含量的重要措施。然而，外源有機(jī)物質(zhì)輸入未必一定提升土壤有機(jī)碳含量。因?yàn)椋寥烙袡C(jī)碳庫大小受土壤中碳輸入和碳輸出的動態(tài)平衡決定，而外源碳輸入會促進(jìn)原有土壤有機(jī)碳的礦化。在這個(gè)過程中，聯(lián)系碳輸入和碳輸出的一個(gè)重要機(jī)制是激發(fā)效應(yīng)（Priming effect）。激發(fā)效應(yīng)指外源有機(jī)物料的投入使土壤中原有有機(jī)質(zhì)的礦化速率改變的現(xiàn)象，礦化速率增加稱正激發(fā)效應(yīng)，降低的稱負(fù)激發(fā)效應(yīng)。關(guān)于有機(jī)質(zhì)激發(fā)效應(yīng)的研究盡管開展了很多，但其內(nèi)在機(jī)制還不明確。
土壤微生物量雖然占土壤總碳和總氮比重較小，但其在土壤有機(jī)質(zhì)的礦化過程中起到關(guān)鍵作用。目前微生物量的大小對土壤有機(jī)質(zhì)礦化的影響還不明確。本研究選擇初始性質(zhì)相近的農(nóng)田和草地土壤，通過人為改變土壤微生物量的大小，研究微生物量大小的變化和氮素有效性對土壤有機(jī)質(zhì)礦化激發(fā)效應(yīng)的影響。
研究顯示，黑麥草添加顯著促進(jìn)了累積CO2排放，而氮素添加降低了其排放。培養(yǎng)結(jié)束時(shí)（42天），黑麥草中僅有9-16%的碳被礦化以CO2形式排放，其占到CO2總排放量的55%（農(nóng)田）和34%（草地）。氮素添加顯著抑制了黑麥草的分解（9-45%），而土壤微生物量大小的變化對黑麥草的分解沒有影響。整體而言，黑麥草添加對土壤有機(jī)碳的礦化造成了正激發(fā)效應(yīng)，而黑麥草和氮同時(shí)添加則顯著降低了激發(fā)效應(yīng)。另外，微生物量大小的變化對激發(fā)效應(yīng)的影響因土壤而異。在農(nóng)田土壤中，激發(fā)效應(yīng)不受微生物量大小變化的影響。然而，在草地土壤中，微生物量大小與土壤氮素有效性對土壤有機(jī)碳礦化的激發(fā)效應(yīng)具有交互影響。因此，研究認(rèn)為，土壤微生物量的大小和土壤碳含量共同影響土壤碳礦化激發(fā)效應(yīng)的大小和方向，同時(shí)還受氮素有效性的影響。
本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（41571285）、東北地理所優(yōu)秀青年基金（DLSYQ13001）、國家留學(xué)基金委和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會項(xiàng)目（2014205）的聯(lián)合資助。
圖1 來源于秸稈分解和土壤有機(jī)質(zhì)礦化的CO2
論文信息：
Li L.J., Zhu-Barker X., Ye R., Doane T.A., Horwath W.R., 2018. Soil microbial biomass size and soil carbon influence the priming effect from carbon inputs depending on nitrogen availability. Soil Biology and Biochemistry 119, 41-49.
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071718300038
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