《Agriculture, Ecosystems & Environment》:Legume-gramineous green manures mitigate soil acidification and enhance carbon sequestration via increased enzymatic activities in intensive agroecosystems
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油茶林间作与覆盖对土壤pH和碳氮动态的影响研究,揭示混合种植(GM)显著提升土壤有机碳(SOC)稳定性及酶活性,较传统氮肥减少土壤酸化达8%-9%。
余亚迪|胡玉丽|王浩|刘玉冰|徐新同|刘良英|张旭欣|吴晨|胡东南|张玲
江西省亚热带森林资源培育重点实验室,江西农业大学林学院,南昌330045,中国
研究摘要
本研究在位于江西省金贤县(北纬26°42’,东经115°4’)的集约化管理油茶(
C. oleifera)种植园中进行。该地区属于亚热带湿润季风气候,主要土壤类型为红土。这些油茶种植园的平均树龄约为17年,种植密度为3米×6米。土壤的基本理化特性见表S1:pH值为4.76±0.02,有机碳(SOC)含量为11.55±0.09克/千克,总氮(TN)含量为1.01±0.02克/千克。
实验设计
...
土壤pH值和碳组分
所有绿肥处理(Cro、Pas和CroPas)均显著提高了土壤pH值,分别提高了8.21%、9.35%和9.18%。同样,使用Cro、Pas和CroPas进行覆盖处理也分别使土壤pH值提高了6.92%、9.35%和9.18%(见图S2A)。不同的绿肥施用阶段和间作模式对土壤碳组分有显著影响(表1、表2),尤其是对有机碳(SOC)的影响非常显著(p<0.001)。在生长阶段,Pas处理显著增加了土壤中的有机碳含量。
讨论
研究表明,在绿肥间作和覆盖处理下,土壤有机碳含量分别增加了49%和56%,这与第一个假设部分一致。然而,有效氮(PON)仅在Pas的生长阶段和覆盖处理期间持续增加,分别增加了15%和20%。根据第二个假设,豆科植物与禾本科植物的混间作及覆盖处理也提高了与碳和氮相关的酶活性,这可能是导致有机碳含量显著增加的原因之一。
结论
与氮肥相比,转基因(GM)技术通过增强碳和氮的稳定性及可持续性,更有效地改善了油茶种植园的土壤质量,并减缓了土壤酸化进程。尽管不同类型的转基因作物在生长期间的差异较小,但收获后的覆盖处理显示出不同的作用机制:低碳氮比的豆科植物通过提高LAP、BG、NAG和AG酶的活性,迅速分解残留物,从而增加了短期可利用的养分(如DOC、DON和硝态氮),但碳含量的增加较为有限。
作者贡献声明
张玲:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 初稿,项目监督,方法学设计,资金申请,数据分析,概念构建。
胡东南:撰写 – 审稿与编辑,方法学设计,概念构建。
吴晨:数据收集与分析。
张旭欣:数据收集与分析。
胡玉丽:撰写 – 初稿,数据收集与分析。
余亚迪:撰写 – 初稿,数据收集与分析。
刘良英:撰写 –
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金(项目编号:41967017)、江西省自然科学基金(项目编号:20224BAB205032)以及江西省油茶专项基金(项目编号:YCYJZX[2023]332)的财政支持。