長期施肥對泥炭地生物地球化學過程影響方面取得新進展
泥炭沼澤雖然僅占全球陸地面積的3%，卻存儲了全球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田、草地以及森林。其中，農田墾殖是主要的利用方式，而且大量觀測表明農業施肥加劇了有機碳損失，但對其內在機制認識卻相對薄弱。為揭示農業施肥對泥炭地有機碳損失的內在機制，東北地理所濕地生態系統管理學科組從土壤酶以及碳輸出方面開展相關研究。
研究發現，長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，營養物質變化也顯著增加了碳與磷水解酶的比值，表明微生物對碳源需求增加，促進有機碳分解（圖1）。此外，研究還發現農業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循環過程，呼吁應加強墾殖泥炭地施肥管理、發展環境友好型耕作模式。
鐵作為泥炭沼澤有機碳輸出的重要載體，認識鐵還原機制對理解泥炭地有機碳輸出具有重要意義。通過模擬實驗發現，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遠高于天然泥炭地（圖2）。增加的可溶性鐵能夠與酚類物質形成相對穩定的可溶性復合物，潛在地促進墾殖泥炭地鐵與有機碳持續輸出。
圖1 施肥對泥炭地土壤酶活與計量的影響
圖2 施肥對墾殖與天然泥炭地土壤鐵還原速率的影響
相關研究成果已發表在《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，得到國家自然科學基金（41771120）、中國科學院國際人才項目（201802527016）等共同資助。
論文信息如下：
Lei Qin, Chris Freeman, Xueying Jia, Zhongsheng Zhang, Bo Liu, Shaoqing Zhang, Ming Jiang*. Microbial enzyme activity and stoichiometry signal the effects of agricultural intervention on nutrient cycling in peatlands. Ecological Indicators, 2021,122:107242. doi: 10.1016/j.ecolind.2020.107242
Lei Qin, Wei Tian, Liang Yang, Chris Freeman, Ming Jiang*. Nitrogen availability influences microbial reduction of ferrihydrite-organic carbon with substantial implications for exports of iron and carbon from peatlands. Applied Soil Ecology, 2020, 153:103637. doi:10.1016/j.apsoil.2020.103637
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