近日，资源与环境学院李成亮教授团队在《Journal of Cleaner Production》在线发表了题为“Straw returning combined with controlled-release nitrogen fertilizer affected organic carbon storage and crop yield by changing humic acid composition and aggregate distribution”的研究论文。李成亮教授为该论文的通讯作者，博士生高永祥为该论文的第一作者，我校为唯一通讯单位。
土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统中最大的碳库，对作物生产力、粮食安全和农业生态系统的可持续性至关重要。然而，有机碳是一个受多种土壤环境因素影响的非均质物质。因此，土壤中存在不同的SOC稳定过程。其中，土壤团聚体的“分室作用”被认为是碳固存的重要途径。因此，研究土壤团聚体的分布规律对维持农业可持续发展至关重要。秸秆还田被认为是促进土壤团聚体形成的有效田间管理方法。然而，禾本科作物的高碳氮比（C/N）秸秆往往会导致土壤C/N的不平衡。微生物有可能会矿化土壤有机质以获取额外氮素，这可能会抑制土壤团聚体的形成。相反，如果土壤有用足够的氮源以满足秸秆还田条件下的微生物养分需求，这可能会加速秸秆的降解，促进有机物质的释放和团聚体的形成。缓控释肥是一种根据设定的释放速率和释放期缓慢释放养分的新型肥料。我们假设秸秆还田条件下，缓控释肥促进了秸秆降解，释放了不同分子大小的有机物质，改变了土壤胡敏酸（HA）的物质组成和结构，促进了团聚体的形成，最终影响有机碳储存和产量。
李成亮教授团队长期从事土壤生态环境相关的研究。在前期工作的基础上，该研究基于一项连续5年的长期田间试验，探究了秸秆还田配施缓控释肥对土壤有机碳储存和作物产量的影响。结果表明：长期施用秸秆还田配施缓控释肥可以提高土壤胡敏酸中疏水物质（C1组分）的荧光强度，促进小团聚体（0.25-2mm）的形成和团聚体的稳定性，最终提高有机碳储量和作物产量（图1）。
图1.秸秆还田配施缓控释肥对土壤团聚体分布和有机碳固存的影响及机制
通过结构方程模型（SEM）比较了不同农业模式对土壤有机碳储量和作物产量的影响（图2）。结果表明，不同农业模式对土壤胡敏酸中C1组分均有显著的积极影响，秸秆还田模式（SR）相比秸秆不还田模式（NSR）对土壤C1组分的直接影响更明显。而C1组分也进一步影响了团聚体分布，最终团聚体分布提高了有机碳储量和作物产量。
图2.结构方程模型揭示影响土壤有机碳储存和作物产量的环境因素
综上所述，本研究对秸秆还田配施缓控释肥组合管理下土壤团聚体碳的固存具有重要意义，为作物生产和农业可持续发展提供了新的思路。
该研究得到了国家自然科学基金项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137783
编 辑：万 千
审 核：贾 波
