近日，資源與環(huán)境學(xué)院李成亮教授團(tuán)隊(duì)在《Journal of Cleaner Production》在線發(fā)表了題為“Straw returning combined with controlled-release nitrogen fertilizer affected organic carbon storage and crop yield by changing humic acid composition and aggregate distribution”的研究論文。李成亮教授為該論文的通訊作者，博士生高永祥為該論文的第一作者，我校為唯一通訊單位。

土壤有機(jī)碳（SOC）是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫(kù)，對(duì)作物生產(chǎn)力、糧食安全和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性至關(guān)重要。然而，有機(jī)碳是一個(gè)受多種土壤環(huán)境因素影響的非均質(zhì)物質(zhì)。因此，土壤中存在不同的SOC穩(wěn)定過(guò)程。其中，土壤團(tuán)聚體的“分室作用”被認(rèn)為是碳固存的重要途徑。因此，研究土壤團(tuán)聚體的分布規(guī)律對(duì)維持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。秸稈還田被認(rèn)為是促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成的有效田間管理方法。然而，禾本科作物的高碳氮比（C/N）秸稈往往會(huì)導(dǎo)致土壤C/N的不平衡。微生物有可能會(huì)礦化土壤有機(jī)質(zhì)以獲取額外氮素，這可能會(huì)抑制土壤團(tuán)聚體的形成。相反，如果土壤有用足夠的氮源以滿足秸稈還田條件下的微生物養(yǎng)分需求，這可能會(huì)加速秸稈的降解，促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的釋放和團(tuán)聚體的形成。緩控釋肥是一種根據(jù)設(shè)定的釋放速率和釋放期緩慢釋放養(yǎng)分的新型肥料。我們假設(shè)秸稈還田條件下，緩控釋肥促進(jìn)了秸稈降解，釋放了不同分子大小的有機(jī)物質(zhì)，改變了土壤胡敏酸（HA）的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了團(tuán)聚體的形成，最終影響有機(jī)碳儲(chǔ)存和產(chǎn)量。

李成亮教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事土壤生態(tài)環(huán)境相關(guān)的研究。在前期工作的基礎(chǔ)上，該研究基于一項(xiàng)連續(xù)5年的長(zhǎng)期田間試驗(yàn)，探究了秸稈還田配施緩控釋肥對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)存和作物產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：長(zhǎng)期施用秸稈還田配施緩控釋肥可以提高土壤胡敏酸中疏水物質(zhì)（C1組分）的熒光強(qiáng)度，促進(jìn)小團(tuán)聚體（0.25-2mm）的形成和團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，最終提高有機(jī)碳儲(chǔ)量和作物產(chǎn)量（圖1）。

圖1.秸稈還田配施緩控釋肥對(duì)土壤團(tuán)聚體分布和有機(jī)碳固存的影響及機(jī)制

通過(guò)結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）比較了不同農(nóng)業(yè)模式對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和作物產(chǎn)量的影響（圖2）。結(jié)果表明，不同農(nóng)業(yè)模式對(duì)土壤胡敏酸中C1組分均有顯著的積極影響，秸稈還田模式（SR）相比秸稈不還田模式（NSR）對(duì)土壤C1組分的直接影響更明顯。而C1組分也進(jìn)一步影響了團(tuán)聚體分布，最終團(tuán)聚體分布提高了有機(jī)碳儲(chǔ)量和作物產(chǎn)量。

圖2.結(jié)構(gòu)方程模型揭示影響土壤有機(jī)碳儲(chǔ)存和作物產(chǎn)量的環(huán)境因素

綜上所述，本研究對(duì)秸稈還田配施緩控釋肥組合管理下土壤團(tuán)聚體碳的固存具有重要意義，為作物生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了新的思路。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137783

編      輯：萬(wàn)    千 

審      核：賈    波