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某隨機(jī)采樣的休耕期稻田
某隨機(jī)采樣的旱地土壤? ?鄭生猛供圖
近日，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所蘇以榮研究員團(tuán)隊(duì)通過一項(xiàng)研究闡明了稻田和旱地土壤有機(jī)碳的固持途徑，為農(nóng)田土壤有機(jī)碳庫的管理提供了科學(xué)依據(jù)，相關(guān)研究成果發(fā)表于《全球變化生物學(xué)》。
基于配對采樣原則，團(tuán)隊(duì)成員在我國東部的中溫帶—黑土區(qū)、暖溫帶—潮土區(qū)、亞熱帶—紅壤區(qū)和熱帶—磚紅壤區(qū)四個(gè)水稻分布?xì)夂騾^(qū)隨機(jī)采集了240對稻田和旱地表層土壤。分析發(fā)現(xiàn)，四個(gè)區(qū)域稻田土壤有機(jī)碳固持效率比相鄰旱地土壤高出39%至127%，且較溫帶和暖溫帶而言，這一差距在亞熱帶和熱帶地區(qū)更為顯著。
研究人員進(jìn)一步隨機(jī)選擇了40對土壤樣本，并量化植物殘?bào)w來源碳和微生物殘留物來源碳對土壤有機(jī)碳積累的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明，稻田土壤固持的有機(jī)碳有33%至54%來自植物殘?bào)w，28%至36%來自微生物，兩者比例在旱地中分別為19%至42%和40%至59%，從絕對值來看，稻田土壤中植物殘?bào)w來源碳庫的大小是旱地土壤的3.3倍。
研究結(jié)果顯示，稻田土壤突出的碳固持能力主要是由于淹水限制了微生物活性、抑制了植物殘?bào)w微生物分解過程，從而促進(jìn)了植物殘?bào)w的直接積累。但稻田土壤中積累的有機(jī)碳穩(wěn)定性低、易受環(huán)境變化或人為干擾而丟失。
蘇以榮告訴《中國科學(xué)報(bào)》，情景分析表明，若將中國東部所有稻田改為旱地，稻田表層土壤（0-15厘米）的碳損失將達(dá)504百萬噸，相當(dāng)于中國所有農(nóng)田表層土壤有機(jī)碳庫的13%，且98%以上的碳損失將發(fā)生在亞熱帶和熱帶地區(qū)，這些丟失的碳90%以上為植物殘?bào)w來源碳。
“研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了合理的水分管理是減少稻田土壤有機(jī)碳丟失的關(guān)鍵?！碧K以榮說。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/gcb.15595
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