长期作物系统中有机物质分解的生物物理驱动因素——以不同土壤质地为背景

《European Journal of Soil Science》：Biophysical Drivers of Organic Material Decomposition in Long-Term Cropping Systems Across Contrasting Soil Textures

　　本研究通过茶袋法探究砂质和粘质土壤下不同耕作制度（轮作含/不含休闲、裸休闲、多年生草地）对有机质分解的影响，发现砂质土壤中轮作显著提高低/高质量有机物分解率，且分解机制因有机物类型异同（低质量依赖生化特性，高质量依赖气体扩散），而粘质土壤中耕作制度无显著差异。

　　

摘要

农业生态系统中有机物质（OM_t）的分解对土壤肥力有影响，并受到土地管理方式的影响。本研究旨在揭示长期种植系统（包括有绿肥作物轮作、无绿肥作物轮作、裸地休耕以及多年生草地）中影响OM_t分解的生物物理因素，这些系统分别位于沙质土壤和粉质土壤上。首先，我们考虑了物理性质，如水稳性团聚体、气体传输和孔隙大小分布，以及微生物性质，包括丛枝菌根真菌、腐生真菌和细菌的生物量以及荧光素二乙酸酯酶的活性。同时还测定了土壤有机碳（SOC）含量、总氮、水溶性磷、植物可利用的钾和镁、pH值和电导率。最后，我们阐明了OM_t分解与所研究的土壤性质之间的关系。OM_t的分解通过“茶包法”进行评估，使用了两种类型的茶包：一种代表高C:N比（低质量）的有机物质，另一种代表低C:N比（高质量）的有机物质。结果表明，在沙质土壤中，耕作制度与绿肥作物轮作之间的土壤性质差异更为明显；而在粉质土壤中，不同种植系统之间的土壤性质差异不显著。在沙质土壤中，两种类型的OM_t在耕作制度下的分解速率都高于其他种植系统。对于两个研究地点，低质量OM_t的较高分解速率与土壤的生化性质相关，而高质量OM_t的分解速率则与气体扩散有关；对于沙质土壤而言，前者还与养分含量相关，后者则与SOC、土壤结构性质和酶活性相关。总之，OM_t分解的生物物理因素因OM_t的质量和土壤质地而异，且作物轮作对OM_t分解的影响并不受土壤质地的影响。

亮点

• 本研究使用茶包法研究了四种种植系统在两种土壤质地条件下的有机物质分解情况。
• 在粉质土壤中，不同种植系统之间的有机物质分解速率没有显著差异。
• 无绿肥作物的耕作制度在沙质土壤中的分解速率最高。
• 土壤结构和生化性质分别对绿茶和红茶的降解过程起着关键作用。

数据可用性声明

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