葱属作物种植对帕拉莫生态系统表层土壤氮形态含量的影响及其生态意义

本研究针对帕拉莫生态系统因农业活动导致的氮循环失衡问题，通过分析葱属作物（Allium fistulosum）种植对表层土壤总氮（TN）、硝态氮（N-NO3?）和铵态氮（N-NH4+）的影响，发现耕作导致TN降低40%、N-NO3?浓度激增8倍，揭示了农业管理对土壤氮库的关键调控因素（如pH、SOM等），为脆弱生态系统的可持续氮管理提供科学依据。

　　

帕拉莫生态系统作为南美洲高海拔特有的“水塔”和碳库，其独特的土壤和水文特性支撑着数百万人的生计。然而，近年来农业扩张导致活性氮（Nr）污染加剧，威胁这一脆弱生态系统的平衡。尽管已有研究关注土豆种植或放牧的影响，但葱属作物（Allium fistulosum）——哥伦比亚帕拉莫小农户的主要经济作物——对土壤氮库的扰动机制尚属空白。工业大学的团队在《Geoderma Regional》发表的研究，首次揭示了葱田耕作如何重塑帕拉莫土壤氮循环的化学图谱。

研究团队采集柏林帕拉莫50个样点（25个葱田与25个原生草地）的表层土壤（0–20 cm），测定总氮（TN）、N-NO₃^?、N-NH₄⁺及13项理化指标，结合多元统计分析阐明驱动因子。

研究结果

1. 土壤氮库的农业指纹：葱田TN（3.83±0.95 g/kg）较原生草地（6.34±1.98 g/kg）骤降40%，而N-NO₃^?浓度暴增8倍至75.22±34.01 mg/kg，N-NH₄⁺则保持稳定。这种“一降一升”模式与鸡粪施肥、焚烧等传统农作方式导致的SOM降解直接相关。

2. 酸化中和的生态代价：耕作将土壤pH从4.5提升至5.8，虽然缓解了原生酸性，却激活硝化菌群，加速N-NO₃^?生成。这种人为诱导的pH调节，反而增加了氮素通过径流流失的风险。

3. 关键调控因子网络：结构方程模型显示，土壤有机碳（SOC）、电导率（EC）和有效钾（K⁺）构成影响氮形态的“黄金三角”，其中SOC解释TN变异的62%，而pH与N-NO₃^?呈显著正相关（r=0.81）。

结论与意义
该研究首次量化了葱田耕作对帕拉莫氮库的重构效应：传统农艺通过SOM矿化-硝化双重作用，将土壤从“氮储存模式”转为“氮泄漏模式”。这一发现挑战了高有机质土壤必然固氮的认知，揭示农业活动可能通过改变微生物功能（如硝化菌活性）而非单纯养分输入驱动氮流失。研究提出的“pH-SOC-EC”调控框架，为开发帕拉莫特异性氮模型奠定基础，对协调小农户生计与生态保护具有政策启示。正如作者Rey-Romero强调的，未来需探索有机肥缓释技术替代鸡粪直施，以平衡作物需求与氮保留——这或许是拯救“云端生态系统”的最后机会。