東北地理所在土壤有機質(zhì)激發(fā)效應研究方面取得重要進展
東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所土壤物質(zhì)循環(huán)學科組、中科院海倫農(nóng)業(yè)生態(tài)實驗站李祿軍研究員與研究所海外特聘研究員加州大學戴維斯分校William R. Horwath教授團隊合作在土壤有機質(zhì)礦化的激發(fā)效應研究方面取得了重要進展，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Top刊物Soil Biology & Biochemistry上。
土壤有機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。因此，有機物質(zhì)還田被認為是維持和提升土壤有機碳含量的重要措施。然而，外源有機物質(zhì)輸入未必一定提升土壤有機碳含量。因為，土壤有機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原有土壤有機碳的礦化。在這個過程中，聯(lián)系碳輸入和碳輸出的一個重要機制是激發(fā)效應（Priming effect）。激發(fā)效應指外源有機物料的投入使土壤中原有有機質(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，降低的稱負激發(fā)效應。關于有機質(zhì)激發(fā)效應的研究盡管開展了很多，但其內(nèi)在機制還不明確。
土壤微生物量雖然占土壤總碳和總氮比重較小，但其在土壤有機質(zhì)的礦化過程中起到關鍵作用。目前微生物量的大小對土壤有機質(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質(zhì)礦化激發(fā)效應的影響。
研究顯示，黑麥草添加顯著促進了累積CO2排放，而氮素添加降低了其排放。培養(yǎng)結束時（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碳的礦化造成了正激發(fā)效應，而黑麥草和氮同時添加則顯著降低了激發(fā)效應。另外，微生物量大小的變化對激發(fā)效應的影響因土壤而異。在農(nóng)田土壤中，激發(fā)效應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碳礦化的激發(fā)效應具有交互影響。因此，研究認為，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)效應的大小和方向，同時還受氮素有效性的影響。
本研究工作得到了國家自然科學基金（41571285）、東北地理所優(yōu)秀青年基金（DLSYQ13001）、國家留學基金委和中科院青年創(chuàng)新促進會項目（2014205）的聯(lián)合資助。
圖1 來源于秸稈分解和土壤有機質(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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