【论文】土壤惰性碳比活性碳更易受到激发效应的影响

点击上方蓝字关注“公众号”

本文字数：990字

阅读时间：3分钟

研究背景

新添加的外源有机质可通过激发效应（PE）改变原有土壤有机碳分解，进而影响陆地的碳（C）平衡。地球系统模型尚未考虑在全球变暖背景下，不同稳定性和周转速率的土壤有机碳组分对PE的响应是否存在差异。

材料与方法

我们通过向三种土壤中添加玉米秸秆/生物炭，并设置不同温度（22、32 ˚C）进行长达180天室内培养实验来解决这一问题。这三种土壤来自于15年保持植物碳输入的撂荒地土壤（Old Field, OF）和连续15年人工管护、剔除地上植被、保持无碳输入的裸地土壤（Bare Fallow, BF），以及经过23年的长期裸地处理和额外815天的室内培养后的裸地+培养土壤（BF+），分别代表土壤活性有机碳（OF）和土壤惰性有机碳（BF和BF+，具有更多的稳定组分和较少的不稳定组分）。利用天然¹³C同位素示踪技术区分玉米秸秆/生物炭（C₄）和土壤有机碳（C₃）来源碳对微生物总呼吸的贡献，结合二元混合模型探讨土壤活性、惰性有机碳分解的激发效应差异。

结果&讨论

实验结果表明，

（1）无论添加物类型（玉米秸秆/生物炭）或培养温度（22、32˚C），裸地土壤和裸地+培养土壤的PE比撂荒地土壤高30%-239%，且秸秆诱导的PE比生物炭诱导的PE高90%-297%（图1）。

图1 撂荒（OF），裸地（BF）和裸地培养（BF+）土壤在不同温度下的激发效应。不同的小写字母表示玉米秸秆和生物炭处理之间存在显著差异，而不同的大写字母表示不同土壤之间存在显著差异（P<0.05）。

（2）秸秆诱导的PE不随增温而改变，但生物炭诱导的PE随着增温而显著降低，尤其是在撂荒地土壤中，表明温度升高会抵消部分由添加物输入引发的碳损失（图2）。

图2 撂荒（OF），裸地（BF）和裸地培养（BF+）土壤有机碳和激发效应的Q₁₀。不同的小写字母表示玉米秸秆和生物炭处理之间存在显著差异，不同的大写字母表示不同土壤之间存在显著差异（P<0.05）。

小结

综上所述，土壤惰性有机碳比土壤活性有机碳更易受到激发效应的影响，但因其能够固定更多的外源碳，从而可以实现更高的土壤有机碳存储（180天时间尺度）。此外，与玉米秸秆相比，生物炭更能保留在这些土壤中，但这种差异会随着变暖而减小。因此，未来的实验和模拟研究应该多关注不同稳定性的土壤有机碳对激发效应和气候变暖的响应，特别是在较长的时间尺度上，从而提高生态系统模型对土壤碳动态预测的准确性。

本研究于2022年3月2日以“Resistant soil carbon is more vulnerable to priming effect than active soil carbon”为题发表在Soil Biology and Biochemistry 杂志上。重庆三峡学院陈茜硕士为论文第一作者，重庆三峡学院林俊杰教授和北京大学朱彪研究员为论文共同通讯作者，中国科学院沈阳应用生态研究所王朋研究员、浙江大学张帅博士生为论文的共同作者。

编辑 丨 王旭东

审核 丨 朱彪

往期精选

论文

丨更多

论文

丨更多

论文

丨更多

论文

丨更多

点击“阅读原文”获得论文全文~