周建斌教授团队在氮肥引起的土壤酸化作用导致我国农田无机碳损失方面取得进展

近日，水土保持与生态环境学科群PI周建斌教授团队在施用氮肥引起的土壤酸化导致我国农田无机碳损失方面取得进展，研究成果以“Dramatic loss of inorganic carbon by nitrogen-induced soilacidification in Chinese croplands”为题在《Global Change Biology》发表。文章共同第一作者为资源环境学院博士后Sajjad Raza及硕士生苗娜，周建斌教授及陈竹君副教授为论文共同通讯作者。

土壤碳库包括有机碳及无机碳两种类型，对土壤有机碳库特性及影响因素已有不少研究，而对无机碳库（以碳酸盐为主）对农业生产活动响应的研究相对较少。土壤无机碳库对于缓冲酸性、有机碳及团聚体稳定、微生物活动、养分循环等方面具有重要作用。施用氮肥（包括沉降的氮素）的硝化作用会导致土壤酸化，土壤无机碳缓冲了硝化作用释放的氢离子，使土壤pH保持相对稳定，付出的代价是无机碳消耗及向大气中排放二氧化碳。我国是全球氮肥用量最多的国家，占全球氮肥消费量的约三分之一，而关于施用氮肥对我国农田无机碳损失影响尚未见报道。该研究首次估计了1980年至2020年我国农田因施用氮肥及氮沉降引起的土壤酸化而导致的土壤无机氮存量损失数量，并采用情景分析方法预测了到2100年施用氮肥及氮沉降对我国土壤无机碳贮量的影响。研究发现，1980年以来我国农田40 cm土层无机氮贮量损失了约7％，约700万公顷农田无机碳消耗殆尽，这是我国一些地方土壤酸化问题加剧的主要因素之一；若不采取有效措施，到2100年我国农田会损失约37％的无机碳（图1）；采取不同减氮措施可有效减少土壤无机碳的消耗。提出应优化施氮管理、提高氮肥利用效率，以减少酸化造成的土壤无机碳损失；在土壤肥力监测中应将土壤无机碳作为测定指标以及时了解土壤无机碳含量的变化，对土壤无机碳含量低的区域这一点尤为重要。这一研究为全面评价我国施用氮肥对土壤固碳、温室效应气体排放及土壤肥力变化等提供了科学依据。

图1施用氮肥及氮素沉降对我国农田0-40 cm土层无机碳含量的影响及预测

该研究得到国家自然科学基金（41671295）、国家“十三五”重点研发计划项目（2017YFD0200106）及学校“双一流”建设专项资金等经费的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/gcb.15101