在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中,施肥是維持和提高土壤有機(jī)碳(SOC)水平的重要管理措施。微生物代謝和植物組分存留共同控制著有機(jī)碳的截獲過程。然而,在不同長期施肥條件下,微生物和植物殘?bào)w組分的積累特征尚不明確。
中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所物質(zhì)循環(huán)組研究團(tuán)隊(duì)和土壤養(yǎng)分管理國家工程實(shí)驗(yàn)室利用東北黑土農(nóng)田肥料與肥力長期(30年)定位實(shí)驗(yàn),以氨基糖和木質(zhì)素作為微生物和植物殘留組分標(biāo)識(shí)物,探討長期不同施肥處理對(duì)農(nóng)田黑土中微生物和植物殘?bào)w組分積累和對(duì)有機(jī)碳庫的影響。結(jié)果表明:(1)與未施肥處理相比,無機(jī)肥施用可增加作物生物量和土壤氨基糖的積累,但是對(duì)木質(zhì)素和SOC含量無顯著影響,說明無機(jī)肥施入刺激了微生物底物同化,加速了有機(jī)碳和木質(zhì)素在耕層的周轉(zhuǎn)。(2)與無機(jī)肥相比,長期施用有機(jī)肥促進(jìn)了SOC的累積(增幅38.3%),但是氨基糖在土壤有機(jī)碳中所占比例并未發(fā)生顯著變化,說明微生物殘留物對(duì)有機(jī)碳積累的貢獻(xiàn)具有飽和性。相反,有機(jī)肥施入增加了木質(zhì)素在SOC中的比例,即增加了植物殘?bào)w對(duì)SOC長期積累的貢獻(xiàn)。(3)與單施有機(jī)肥處理相比,有機(jī)無機(jī)配施則通過提高氮素可利用性增加了微生物殘留物對(duì)SOC的積累。因此,長期施肥通過協(xié)同改變碳氮循環(huán)調(diào)節(jié)微生物殘留物和植物殘留組分的不同積累過程,從而影響土壤有機(jī)碳的積累和穩(wěn)定機(jī)制。
相關(guān)研究成果以Differential accumulation of microbial necromass and plant lignin in synthetic versus organic fertilizer-amended soil為題,發(fā)表在Soil Biology & Biochemistry上。沈陽生態(tài)所副研究員李杰與博士生張效琛為論文共同第一作者,張旭東研究員和何紅波研究員共同為論文通訊作者,研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等的資助。

長期施肥對(duì)黑土中氨基糖和木質(zhì)素來源碳在土壤有機(jī)碳中相對(duì)積累的影響