多年生生物质作物替代一年生作物对土壤有机碳及δ13C的影响研究——以加拿大安大略省西南部为例

本研究针对农业用地转型中土壤碳动态变化问题，由加拿大研究人员通过13C自然丰度技术，揭示了柳枝稷和芒草等C4型多年生生物质作物（PBCs）对土壤有机碳（SOC）储量、组分分布及稳定性的提升作用。结果表明PBCs种植显著增加C4源SOC比例（最高达50%）及固存速率（0.7-0.8 Mg C ha?1 year?1），微团聚体中碳稳定性更高，为农业碳汇管理提供重要科学依据。

　　

在加拿大安大略省西南部，当一年生作物被替换为柳枝稷（Panicum virgatum）和芒草（Miscanthus spp.）等C₄型多年生生物质作物（PBCs）后，土壤有机碳（SOC）及其同位素组成发生了显著变化。研究人员采用¹³C自然丰度技术开展研究，发现：经过11年种植，圭尔夫地区PBCs田地的C₄源SOC占总SOC比例达30%-31%，而埃洛拉地区比例更高（41%-50%）。短期（4年）种植的伯灵顿地区则显示10%-12%的C₄源SOC比例。C₄源SOC固存速率在柳枝稷、芒草和常规农田中分别为0.8、0.7和0.4 Mg C ha^?1 year^?1。值得注意的是，芒草田的宏团聚体中C₄源SOC较低，但在微团聚体及粉粒+粘粒组分中比例更高，表明其SOC稳定性更强。相反，常规农田的宏团聚体中C₄源SOC较多，反映碳稳定性较弱。因此，在低产农地种植PBCs可通过提升SOC稳定性助力气候变化减缓。