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在干旱和半干旱地区，土壤化学退化严重影响作物可持续生产。研究人员开展了关于快速酸化堆肥对碱性土壤影响的研究。结果显示，酸化堆肥能缓解土壤碱度胁迫、改善土壤健康。该研究为碱性土壤改良提供了有效策略。
在广袤的干旱和半干旱地区，土壤就像一位 “生病” 的守护者，土壤碱化问题严重制约着农业的发展。过多的碳酸盐和碳酸氢盐在土壤溶液中 “作祟”，不仅干扰植物生长，让钙、镁等营养元素难以被植物吸收，还影响植物铁代谢。传统的土壤改良方法存在各种局限，在此背景下，开展一项能有效解决碱性土壤问题的研究迫在眉睫。
印度农业研究委员会中央土壤盐度研究所（ICAR–Central Soil Salinity Research Institute）的研究人员挺身而出，他们开展了关于快速酸化堆肥（RAC）对碱性土壤影响的研究。研究发现，酸化堆肥就像给 “生病” 的土壤注入了一剂良药，能有效缓解土壤碱度胁迫，还能管理一氧化二氮排放，改善土壤健康状况。该研究成果发表在《Applied Soil Ecology》，为碱性土壤改良提供了全新的思路和方法，对全球干旱和半干旱地区的农业可持续发展意义重大。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：在印度卡纳尔中央研究农场的圆形溶渗仪（直径 0.9m、面积 0.27m2）中开展高粱 - 芥菜（Sorghum bicolor L. (Moench)–Brassica juncea L.）种植实验；分析土壤溶液成分，检测其中阳离子（如 K?、Ca2?、Mg2?、Na? 等）和阴离子（如 HCO??、CO?2?、SO?2?、Cl? 等）浓度；研究土壤微生物特性，测定与氮（N）、磷（P）、硫（S）循环相关的关键功能基因（如 nifH、amoA、nirK、nosZ、phoD、soxB 等）丰度 ，以及土壤酶活性（如荧光素二乙酸酯酶、脱氢酶、碱性磷酸酶等）。
研究结果
- 土壤溶液成分变化：酸化堆肥增加了土壤水饱和糊状提取物中 K?、Ca2?和 Mg2?的浓度。RFS 和酸化堆肥的施用使 HCO??和 CO?2?减少，SO?2?和 Cl?增加。土壤溶液中原本 HCO??占主导，处理后离子浓度分布发生改变。
- 土壤养分变化：酸化堆肥处理的土壤溶液中，NH??、NO??、总氮、Ca2?、Mg2?、溶解性活性磷和总磷的浓度更高。同时，增加了 CaCl?可提取硫和水溶性硫，以及水溶性和钙结合磷的含量。
- 土壤微生物和酶活性变化：酸化堆肥显著增加了与微生物生物量相关的碳（C）、氮（N）、磷（P）、硫（S）含量。土壤中荧光素二乙酸酯酶、脱氢酶、碱性磷酸酶和 β - 葡萄糖苷酶等酶活性增强，而芳基硫酸酯酶活性下降。
- 微生物群落基因变化：酸化堆肥重塑了细菌群落结构，nirK 和 nosZ 的丰度明显下降，且 nosZ 的丰度大于 nirK。同时，提高了携带 nifH、phoD 和 soxB 基因的生物群落数量。改变了氮循环的微生物群落，amoB 基因丰度下降两倍，amoA 基因丰度增加 1.6 倍。
- 对作物产量的影响：堆肥引起的微生物种群变化解释了芥菜产量约 50% 的变异性，说明酸化堆肥对作物产量有重要影响。
研究结论和讨论
研究表明，酸化堆肥在碱性土壤中能有效调节土壤理化性质。它中和了 CO?2?和 HCO??，降低了土壤 pHs，提高了 N、P、K、Ca、Mg 和 S 的有效性。同时，改善了土壤微生物生物量 C、N、P、S 和酶活性，增加了相关养分含量。这一研究为碱性土壤和碱性灌溉农业生态系统的改良提供了切实可行的策略，有望助力干旱和半干旱地区农业走出困境，实现可持续发展，为全球粮食安全贡献力量。
