水稻土和旱地土壤碳氮積累、穩定及其環境驅動的差異機制研究獲進展

水稻土是在長期淹水條件下形成的特殊土壤，具有微生物生物量大，管理型別廣泛的特點。與旱地土壤不同，水稻土具有特殊的氧化還原過程，影響養分迴圈利用以及微生物介導的土壤有機質（SOM）週轉。因此，稻田與旱地的SOM形成和儲存機制有很大的差異，導致其土壤有機碳（SOC）和全氮（TN）含量明顯高於旱地土壤。然而，這一現象的內在機制尚缺乏解釋。

中國科學院亞熱帶農業生態研究所吳金水研究團隊從Web of Science資料庫中篩選出578個水稻土的SOC和TN含量及其碳氮儲量，對其進行薈萃分析，並與鄰近旱地土壤進行比較。結果發現，稻田土壤SOC和TN含量分別是旱地土壤的1。5～1。8倍和1。4～1。6倍。旱地土和水稻土在35 cm深度的平均碳儲量分別為31和47 Mg C ha-1，氮儲量分別為2。2和3。2 Mg N ha-1。對氣候和土壤理化因子的定量分析表明：氣候效應被人類活動（如耕作、淹水）減弱，特別是在稻田中控制土壤有機質穩定的因素更重要，如與鐵（氫）氧化物的有機結合、粘土礦物、酚類化合物的沉澱以及微團聚體內更長時間的保護；氣候（如年平均降水量）主要影響旱地土壤C、N儲量，而化學性質（如pH）則主要影響水稻土C、N儲量。

相比於旱地土，水稻土碳氮儲量增加主要是由於：水稻秸稈和根系分泌物等對土壤有機碳的輸入量大於大多數旱地穀物；植物殘體和有機質在稻田缺氧條件下的分解較慢；鐵氧化物在有機質的穩定中更重要（如圖）。儘管經過長期的集約化管理，水稻土仍比臨近旱地土固定了更多的有機碳和氮。該研究可為農田土壤有機碳庫管理提供科學依據。

相關研究成果以Comparing carbon and nitrogen stocks in paddy and upland soils： Accumulation， stabilization mechanisms， and environmental drivers為題，發表在Geoderma上。研究工作得到國家自然科學基金、湖南省自然科學基金、亞熱帶生態所青年創新團隊等的資助。

水田和旱地土壤碳氮儲量差異的影響因素概念框架圖

【來源：亞熱帶農業生態研究所】

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