增强岩石风化作用对玉米种植系统中土壤有机碳通量的调控机制及生物-非生物交互效应

【编辑推荐】来自国际团队的研究人员通过15个月玉米(Zea mays)中宇宙实验，首次揭示玄武岩增强岩石风化(EW)技术对土壤CO2排放(SCE)的双重调控机制。采用δ13C-CO2同位素示踪技术，发现EW通过改变根际呼吸与土壤水分间接影响SOC动态，为评估EW技术的碳封存潜力提供了关键生物地球化学依据。

　　

这项开创性研究通过精心设计的15个月中宇宙实验，揭示了玄武岩增强岩石风化(Enhanced Rock Weathering, EW)技术对玉米(Zea mays)种植系统中土壤碳循环的复杂影响。研究团队创新性地采用δ¹³C-CO₂同位素示踪技术，基于C₃-C₄植物碳同位素分异原理，成功解析了土壤CO_{2排放(Soil CO2 Efflux, SCE)的组分来源。}

令人惊讶的是，玄武岩添加展现出明显的"双相效应"：在首个生长季，种植系统中SCE激增2.8倍，主要源于根际(包括根系和微生物对根系分泌物的分解)呼吸增强；而在第二个生长季，无植物系统中SCE却骤降16.5倍。这种戏剧性反差暗示着EW可能通过不同机制影响短期和长期的土壤碳动态。

进一步的中介分析揭示了更精妙的调控网络：玄武岩会通过改变土壤含水量间接影响SCE，但这种效应的方向完全取决于植物是否存在以及所处的生长季节。这种"条件依赖性"的调控模式，完美诠释了土壤系统响应硅酸盐改良剂时存在的多重并行过程——这些过程往往相互拮抗，共同塑造最终的碳通量格局。

研究最重要的发现在于：玄武岩的施用可能通过促进土壤有机质(Soil Organic Matter, SOM)稳定化来降低CO₂排放。这一发现为EW技术的碳封存潜力提供了全新认知维度——不仅要考虑无机碳的矿物封存，更要重视其对有机碳库的稳定化作用。蚯蚓等土壤动物的活动、植物根系分泌物以及土壤水分动态等生物-非生物因素的复杂互作，共同构成了EW技术影响SOC动态的"调控交响曲"。

这些突破性发现为准确评估EW技术的气候缓解效应提供了关键科学依据：未来的研究必须超越单纯的无机碳核算框架，将生物驱动过程与有机碳转化机制纳入评估体系，才能实现EW技术从实验室到田间尺度的可靠放大。这项研究犹如打开了一扇观察地球关键带碳循环的新窗口，为发展基于自然解决方案的碳中和策略提供了重要理论支撑。