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可持续土壤发展:谈土壤碳固定的重要性

2016-06-28 08:23来源:地球科学进展关键词:土壤碳固定土壤退化土壤有机质收藏点赞

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水稻土有机碳固定及稳定与微生物活性的协调。已有的研究中注意到,水稻土中真菌和细菌基因丰度(微生物生长活性)具有不同的团聚体分布格式,真菌多样性与团聚体中有机质(代表碳固定)分布相呼应,而细菌在不同的团聚体均有分布,尽管在细微的黏粒级团聚体更丰富。

而土壤的总体酶活性分布与细菌多样性高度相关。而在水稻耕作和管理的时间序列中,土壤团聚体稳定性持续提高(表现为MWD 线性递增),微生物丰度及酶活性强度相应递增。

可以这样认为,有机质碳的固定和稳定在团聚体水平上可能并不矛盾,即土壤中有机碳氮积累和稳定,可能有利于一个更高生物活性的微生物与有机质共存演进的团聚体结构。

土壤碳库建成及稳定与微生物活性在团聚体层面的协调问题。不同条件下有机质、真菌和细菌等微生物及其胞外酶具有一定的团聚体分布模式 。

随着有机质的积累,土壤大团聚体发育,不同微孔径和团聚体形成了有机质和微生物相互隔离但又在团聚体尺度上相互协调的一种特定结构,有机碳被物理保护而聚集在特定的微团聚体内部和周围,适合这些微团聚体孔隙生境的微生物存在于期间,形成了多样化的有机质—微生物微结构生境,也就是说被固定的有机质和长期有机质积累下演化的微生物群落被安置在不同的空间,微生物处于良好的生境条件下,其丰度、活性及功能多样性得以保持和提高。

这就是我们提出团聚体功能性结构的原理。这种结构和作用将随着良好管理的有机碳固定和稳定化的长期作用而协同演化。

因此,土壤碳库建成及稳定与微生物活性可以协调发展。于是,可以通过分析不同团聚体与土壤碳库的关系和团聚体不同碳库与微生物活性的关系来诠释有机质积累和稳定对于土壤功能的关键作用。无论是土壤团聚体的生物物理过程,还是生物地球化学过程,水稻土都与旱地

有极大的差异。从团聚体层面研究水稻土的有机质—微生物—土壤生物活性有望创新农业管理土壤碳循环与生态系统功能的认识。为了可持续农业管理,在农业土壤碳固定与生物活性及生态系统服务功能方面,目前存在如下亟待探讨的问题:不同的有机质输入在有机质积累中碳库稳定性与生物活性的关系如何? 如何通过团聚体分析表征碳库稳定性与生物活性协同的有机质品质?

有机质积累和稳定中土壤碳库的分配与碳稳定及生物活性的关系如何? 如何建立衡量碳固定与生物活性平衡或协同的碳库指标? 如何通过有机质—微生物—酶活性的团聚体分布揭示这种关系的本质?土壤发育和管理如何影响碳库稳定与生物活性的协同,其协同特征是什么,如何量化和表征?如何通过环境条件改善或改进管理促进这种协同?

探讨这些问题,科学表征和定量评估不同环境和管理下土壤有机碳积累及稳定与微生物活性的关系,,将是服务于可持续管理的农业土壤碳循环研究新的前沿。

这种研究可以为可持续土壤固碳和农田有机质提升,为固碳减排与提升农田生产力及增进土壤环境服务功能提供科学依据和管理的政策依据。同时,通过水稻土研究丰富农业管理土壤的固碳科学理论和可持续土壤管理理论。

原标题:可持续土壤发展:谈土壤碳固定的重要性
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