周建斌教授团队在施用氮肥促进土壤无机碳来源二氧化碳排放取得进展

近日，资环学院周建斌教授团队在Soil Biology and Biochemistry上发表题为“Nitrification-induced acidity controls CO₂ emission from soil carbonates”的研究论文。博士后陶静静、青年教授范利超为论文共同第一作者，周建斌教授和德国汉诺威大学Kazem Zamanian博士为论文共同通讯作者。

石灰性土壤碳库包括有机及无机碳（以碳酸钙为主）库，一般认为，无机碳周转慢，在土壤中相对稳定，因此，土壤碳在土壤肥力、固碳及应对气候变化的研究多聚焦在有机碳方面。近十年来的研究发现，土壤无机碳在调节农田土壤碳循环、土壤肥力及应对当前气候变化等方面的作用也不容小觑。近年来氮肥用量显著增加，铵态氮肥产生的H⁺加速了土壤无机碳的溶解及CO₂的产生；溶解产生的CO₂可在土壤液相（HCO₃⁻和CO₃²⁻）、固相（CaCO₃再沉淀）和气相（CO₂）间分配，如何定量施用氮肥后溶解的土壤无机碳以CO₂形态排放进入大气的数量是一个具有挑战性的问题。

该文采用给土壤加入制备的¹⁴C标记Ca¹⁴CO₃，利用室内密闭培养方法研究了施用不同氮肥种类（鸡粪、硝酸钾、尿素、硝酸铵及硫酸铵）及用量对土壤无机碳来源CO₂释放的影响。发现与鸡粪和硝酸钾肥料相比，施用铵态氮肥（硝酸铵及硫酸铵）由于硝化作用显著降低了土壤pH，而增加了无机碳溶解，培养期间释放的来自无机碳¹⁴CO₂排放量依次为硫酸铵 > 硝酸铵 > 尿素 > 硝酸钾 > 鸡粪，与不同氮肥硝化作用强度显著相关。在整个培养期间，未施氮对照的无机碳源CO₂排放量对总CO₂排放量的贡献率平均为15%（7% ~ 22%），施用铵态氮肥后其贡献率增加至31% ~ 88%，且无机碳源CO₂排放量与氮肥施用量成正比。通过对比基于氮肥硝化作用释放H⁺溶解无机碳理论模型估算的无机碳源CO₂排放量和实际测定值，发现理论模型高估了无机碳源CO₂排放量，首次定量施用不同种类氮肥对室内密闭培养土壤无机碳释放CO₂的数量。表明若忽略石灰性土壤中无机碳对大气CO₂排放的贡献，不仅高估了土壤呼吸，而且会掩盖非生物碳排放在农田碳循环中的重要作用，为合理施氮、减少土壤碳排放等提供了理论支持。

论文共同作者还包括德国哥廷根大学Yakov Kuzyakov教授及德国图宾根大学Callum Colin Banfield博士。该研究得到国家自然科学基金、德国研究基金及国家留学基金委等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109398

编辑：赵杰

终审：李志