科研進(jìn)展
西北研究院在綠洲農(nóng)田土壤碳庫研究方面獲新進(jìn)展
土壤碳庫和氮磷等養(yǎng)分儲(chǔ)量是評(píng)估農(nóng)田土壤生產(chǎn)力的關(guān)鍵指標(biāo)，這些指標(biāo)受氣候因素和人為管理措施的共同影響。在干旱區(qū)荒漠向綠洲農(nóng)田的轉(zhuǎn)化會(huì)導(dǎo)致土壤性質(zhì)發(fā)生顯著變化，開墾后的長期農(nóng)業(yè)管理措施勢(shì)必影響土壤碳庫和養(yǎng)分庫容量。明確荒漠開墾后農(nóng)田土壤碳庫和養(yǎng)分庫在長期耕作措施下的變化模式對(duì)綠洲農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，同時(shí)可為評(píng)估區(qū)域土壤碳儲(chǔ)量潛力提供參考。
分布于干旱區(qū)的荒漠綠洲是我國西北地區(qū)重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，荒漠被開墾為農(nóng)田是綠洲區(qū)面積不斷擴(kuò)大的主要原因。長期以來，干旱區(qū)綠洲農(nóng)田普遍采用常規(guī)耕作措施，一些學(xué)者針對(duì)此背景下農(nóng)田土壤理化性質(zhì)的變化開展了相關(guān)研究。然而，荒漠開墾后土壤碳庫和養(yǎng)分庫在長期常規(guī)耕作措施下的變化模式及其影響機(jī)制仍不明確。
中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院科研團(tuán)隊(duì)對(duì)張掖綠洲區(qū)不同開墾年限農(nóng)田土壤的碳儲(chǔ)量和養(yǎng)分儲(chǔ)量進(jìn)行了探究，通過回歸分析揭示了碳庫和養(yǎng)分庫隨常規(guī)耕作年限的變化模式，并結(jié)合隨機(jī)森林模型等分析了影響碳庫和養(yǎng)分庫的關(guān)鍵因子。研究發(fā)現(xiàn)，沙漠開墾后0-40 cm土壤碳庫擴(kuò)大了4.2倍，氮儲(chǔ)量和磷儲(chǔ)量增加了1.2-6.5倍。然而，回歸分析表明碳儲(chǔ)量和養(yǎng)分儲(chǔ)量均隨耕作年限的增加呈指數(shù)變化模式，在常規(guī)耕作60年后，0-40 cm土層的碳庫和氮儲(chǔ)量及表層土壤中的磷儲(chǔ)量停止增長。土壤化學(xué)計(jì)量、pH和機(jī)械組成是影響綠洲農(nóng)田土壤碳庫和養(yǎng)分庫的關(guān)鍵因素。研究表明，雖然沙漠開墾后土壤質(zhì)量得到了顯著改善，但長期的常規(guī)管理措施限制了改良效應(yīng)，因此，干旱區(qū)綠洲農(nóng)田的常規(guī)管理措施中應(yīng)適當(dāng)引入保護(hù)性耕作措施，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤的可持續(xù)生產(chǎn)。
該成果以Long-term conventional cultivation after desert reclamation is not conducive to the improvement of soil carbon pool and nutrient stocks?,a case study from northwest China為題發(fā)表于Geoderma。
西北研究院博士后馬登科為論文第一作者，何志斌研究員為論文通訊作者。該研究獲甘肅省優(yōu)秀博士生項(xiàng)目和甘肅省拔尖領(lǐng)軍人才項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.116893
圖1 綠洲農(nóng)田土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量（a）、全氮儲(chǔ)量（b）和全磷儲(chǔ)量（c）隨耕作年限的變化
圖2?土壤理化指標(biāo)在解釋有機(jī)碳儲(chǔ)量（a）、總氮儲(chǔ)量（b）和總磷儲(chǔ)量（c）變化中的重要性
