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东北地理所在长期施用有机物料对黑土溶解性有机质结构影响方面取得重要进展

  • 转自:中国科学院东北地理所公众号
  • 日期:2024-06-01
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        溶解性有机质(DOM)是指能够溶于水且能够通过0.45滤膜的有机物质,是土壤有机质(SOM)的关键组成部分,其在改善土壤肥力、促进植物生长、增强养分循环和保护环境方面发挥着重要作用。DOM包含了水溶性有机质(WEOM)、富里酸(FA)和胡敏酸(HA)等有机化合物,这些有机质组成通过提高土壤的持水性、增加微生物活性以及改善土壤结构,直接影响土壤的生产力和生态功能。DOM作为SOM中最具生物有效性的部分,它的变化直接反映了土壤健康状况。施用有机物料被广泛认为是提升和维持SOM含量的有效方法,可以增强土壤肥力,促进微生物活动,从而改善土壤结构和生态功能。探究有机肥施用对DOM的影响,不仅有助于维持和提高SOM含量,还能提高农业生产力,对于促进农业可持续发展具有重要意义。

    为此,东北地理所黑土保护与利用学科组研究人员利用长期定位实验和三维荧光光谱、紫外光谱以及磷脂脂肪酸等技术,探究了长期施用有机物料对黑土溶解性有机质结构的影响。研究结果表明,长期施用有机物料可显著提高SOM含量,且有机肥处理的效果优于秸秆还田。施用有机物料不仅提高了WEOM的芳香性,还显著增加了HA和FA中的类富里酸和类胡敏酸组分,并通过增加稳定成分来提高SOM的稳定性(图1)。此外,微生物群落的变化进一步凸显了秸秆还田和有机肥对土壤微生物生物量的不同影响,其中有机肥处理表现出更高的磷脂脂肪酸(PLFAs)增长幅度。这表明有机物料对微生物群落有多方面的影响,真菌和细菌在土壤有机质的形成中发挥重要作用(图2)。此外,长期施用有机物料对土壤WEOM、FA和HA的影响与土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物群落结构密切相关。这种作用使其组成逐渐与微生物代谢相一致,强调了真菌和细菌的整体作用。偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析显示,HA和FA主要影响0-20 cm土层有机质含量的增加,而WEOM对20-40 cm土层有机质含量的增加起主导作用(图3)。该研究通过探索长期施用有机物料对于土壤有机质含量和结构的影响,有助于深入了解微生物群落如何影响土壤中不同有机质组分的含量和结构。

    研究成果近期发表土壤科学领域期刊Plant and Soil (IF =4.9)上,东北地理所黑土保护与利用学科组硕士研究生冯浩亮为论文第一作者,邹文秀研究员为论文通讯作者。研究得到国家重点研发计划(2022YFD1500100)、中国科学院战略性先导科技专项A类(XDA28070100)、财政部和农业农村部项目国家现代农业产业技术体系(CARS-04)和中国科学院区域发展青年学者项目(2022-027)联合资助。