農(nóng)業(yè)施肥加劇有機(jī)碳損失長(zhǎng)期施肥增加泥炭地土壤磷含量

2021-05-08 09:51:57來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

泥炭沼澤雖然僅占全球陸地面積的3%，卻存儲(chǔ)了全球30%的土壤碳，是巨大碳匯。過去的幾十年里，約11%的泥炭沼澤被墾殖為農(nóng)田、草地以及森林。其中，農(nóng)田墾殖是主要的利用方式，而且大量觀測(cè)表明農(nóng)業(yè)施肥加劇了有機(jī)碳損失，但對(duì)其內(nèi)在機(jī)制認(rèn)識(shí)卻相對(duì)薄弱。為揭示農(nóng)業(yè)施肥對(duì)泥炭地有機(jī)碳損失的內(nèi)在機(jī)制，東北地理所濕地生態(tài)系統(tǒng)管理學(xué)科組從土壤酶以及碳輸出方面開展相關(guān)研究。

研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期施肥顯著增加了泥炭地土壤磷含量，磷含量增加顯著降低了土壤磷與氮分解酶活性。同時(shí)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化也顯著增加了碳與磷水解酶的比值，表明微生物對(duì)碳源需求增加，促進(jìn)有機(jī)碳分解(圖1)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)施肥還可以通過地表與地下徑流影響其周圍天然泥炭地土壤物質(zhì)循環(huán)過程，呼吁應(yīng)加強(qiáng)墾殖泥炭地施肥管理、發(fā)展環(huán)境友好型耕作模式。

鐵作為泥炭沼澤有機(jī)碳輸出的重要載體，認(rèn)識(shí)鐵還原機(jī)制對(duì)理解泥炭地有機(jī)碳輸出具有重要意義。通過模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高氮處理(100與400mgkg-1)顯著改變了墾殖泥炭地土壤鐵還原菌群落組成、增加鐵還原菌豐度，導(dǎo)致鐵還原量顯著高于低氮處理(0.09-0.2kgFeday-1ha-1)，而且墾殖泥炭地鐵還原量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于天然泥炭地(圖2)。增加的可溶性鐵能夠與酚類物質(zhì)形成相對(duì)穩(wěn)定的可溶性復(fù)合物，潛在地促進(jìn)墾殖泥炭地鐵與有機(jī)碳持續(xù)輸出。

相關(guān)研究成果已發(fā)表在《Ecological Indicators》與《Applied Soil Ecology》上。由東北地理所秦雷特別研究助理(第一作者)、姜明研究員(通訊作者)、楊亮博士與劉波博士等共同完成，得到國(guó)家自然科學(xué)基金(41771120)、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際人才項(xiàng)目(201802527016)等共同資助。