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

中國農業大學農學院

 

土壤是陸地生態系統最大的有機碳庫，其有機碳（SOC）的微小變化會影響全球碳循環與氣候變化。氣候變暖和施肥是影響 SOC 礦化和陸地碳儲存的重要因素。根際在陸地生態系統養分和碳循環中起關鍵作用，但施肥制度對根際與土體 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農業大學吳橋實驗站進行夏玉米 - 冬小麥輪作施肥實驗，設不施肥（CK）、純化肥（NPK）、半化肥半有機肥（NPKM）和純有機肥（M）4 種處理，每種處理 4 次重復，小區面積 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 點混合，根際土為用力搖晃玉米植株后取根上土壤混合，過 2mm 篩后分為兩份，一份用于培養，一份風干測理化性質。采用三因素隨機區組設計，因素為施肥制度、土壤位置和培養溫度（15℃和 25℃）。50g 鮮土樣加至 500ml 玻璃瓶，加水至 70% 持水量，15℃預培養 5 天，后放入裝有 5ml 1M NaOH 的燒杯捕獲CO2，分別在 15℃和 25℃培養 60 天，定期更換堿液，用 0.2M HCl 滴定剩余 NaOH 測礦化碳，計算特定 SOC 礦化量。培養 60 天后測土壤 pH、水分、微生物量、溶解態 C 和 N、酶活性等指標。用一階二室模型計算 SOC 礦化的Q10值，用雙向方差分析和 Pearson 相關分析等統計方法評估差異和相關性，用隨機森林模型確定主要預測變量。

施肥增加了土壤總礦質氮和溶解有機氮含量，有機肥處理（NPKM 和 M）在 15℃時顯著提高溶解有機氮含量，25℃時增加微生物量碳含量。根際土 pH 和礦質氮低于土體土，微生物量碳和 MBC/MBN 比值高于土體土。在土體土中，有機肥增加了活性碳庫的Q10，在根際土中則降低了活性和穩定碳庫的Q10。根際土活性碳庫Q10高于土體土，穩定碳庫Q10低于土體土。Pearson 相關分析表明 SOC 礦化與 MBC、MBN、BG、XYL 正相關，與 DOC、DON 負相關。
隨機森林模型顯示 DOC、MBN、XYL 和 DON 是 SOC 礦化的重要預測因子。有機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Q10，根際土中降低活性和穩定碳庫Q10，這歸因于土壤養分有效性和微生物活動的差異。有機肥應用可有效抑制 SOC 礦化，增強全球變暖下的碳穩定性，是一種氣候智能型農業實踐，有助于實現碳中和與可持續農業管理。