2023, Vol. 44
2. 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所, 农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室, 南京 210014;
3. 南京农业大学资源与环境科学学院, 南京 210095
, HAN Chen2,3 , XUE Li-xiang2 , HOU Peng-fu1,2,3
, XUE Li-hong1,2,3 , YANG Lin-zhang2,3
2. Key Laboratory of Agricultural Environment in Downstream of Yangtze Plain, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Institute of Agricultural Resources and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China;
3. College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
土壤是全球最大的陆地碳库, 在全球碳循环中发挥着重要作用[1].联合国粮农组织发布的全球土壤有机碳储量图表明, 仅地表 30 cm范围内的土壤碳储量已达大气碳库的2倍, 约6 800亿t, 其微小的变化也会对大气碳库产生巨大影响[2, 3].一般而言, 土壤碳根据其稳定性可分为不稳定碳和稳定性碳, 而土壤碳周转和组分含量的变化必然会对土壤固碳潜力造成影响[4].值得一提的是, 全球耕地面积约为13.7亿hm2, 其有机碳储量达1 700亿t, 是重要的陆地生态系统土壤碳库和作物生长的有机养分库[5, 6].因此, 开展农田土壤碳组分研究对评估其养分供应能力和固碳减排潜力具有重要意义.
IPCC最新报告指出, 与1850~1900年相比, 2011~2020年全球大气温度升高1.09℃, 且未来20年的全球升温幅度预计将达到或超过1.5℃[7].气候变暖已成事实.有研究指出, 增温会通过影响土壤酶活性和微生物群落组成, 加速土壤有机碳的矿化[8].Fang等[9]的研究发现增温会通过增加氧化酶活性提高真菌分解能力, 加速热带森林土壤C的流失.而Feng等[10]和Cheng等[11]的研究均指出增温可通过增加降解复杂有机物的基因丰度降低土壤有机碳库稳定性, 加剧草原土壤C流失.此外, Zhao等[12]通过模型模拟提出, 气候变暖会降低冻土区表层土壤的有机碳含量和固碳能力.上述研究表明, 增温可能会通过影响土壤有机碳的矿化和分解等, 对土壤碳库产生影响.然而, 土壤有机碳不同组分对温度的响应并不一致.Chen等[13]的研究发现, 增温处理降低了高寒草地土壤有机碳中的不稳定组分.这说明, 增温下土壤有机碳库稳定性和土壤碳组分变化密切相关, 这些变化也必然会深刻影响土壤有机碳的存量和稳定性, 特别是不稳定碳组分(如DOM).但目前的相关研究多集中在森林、草地和高原冻土地带, 在农田土壤有机碳组分对增温响应方面的研究鲜见报道.
稻麦轮作是我国重要的种植制度, 主要分布在长江中下游地区, 其种植面积达1 300万hm2[14].化学肥料特别是氮肥的投入对提高作物产量, 保障国家粮食安全发挥了重要作用.但有研究表明, 施肥会通过改变土壤团聚体的分布和稳定性, 影响土壤有机碳含量[15].此外, 有研究指出, 施肥会改变土壤有机碳的化学组成, 对其稳定性产生影响[16].在此背景下, 土壤有机碳含量和其活性组分对增温的响应是否受施肥影响不得而知, 特别是在周年高强度化肥投入和频繁的水旱轮作种植体系下.
为此, 本研究假设增温会在施肥的共同影响下加速农田土壤有机碳的周转, 改变土壤有机碳组分, 影响其潜在的固碳减排效益.为回答这一问题, 明确增温、施肥和其交互作用对土壤有机碳含量和其活性组分变化的影响, 本研究对连续进行了3个周年开放式增温试验的稻麦轮作农田土壤进行采样分析, 定量分析了土壤有机碳含量和其活性组分的变化, 并定性分析了土壤溶解性有机物(DOM)的三维荧光特性.在此基础上, 选择碳库管理指数(CPMI), 对增温施肥的土壤碳库变化进行了估算评价, 以期为气候变暖背景下农田土壤碳库的响应特征解析和固碳减排策略的制定提供理论支撑.
1 材料与方法 1.1 试验设计本试验在江苏省南京市江宁区汤山街道阜庄村稻麦轮作农田进行, 试验区属亚热带季风气候, 年平均降水量1 106.5 mm, 年平均气温15.4℃.田间开放式增温试验平台(FATE)于2018年6月水稻种植前建立, 并连续运行, 运行期间水稻生长季冠层和土壤温度平均增加约1.0℃和0.9℃, 小麦生长季冠层和土壤温度平均增加约1.1℃和1.37℃.供试土壤为马肝土, 试验开始前土壤理化性状为：pH 5.93, ω(有机质) 29.22 g·kg-1, ω(全氮) 1.95 g·kg-1, ω(有效磷) 6.87 mg·kg-1, ω(速效钾) 83.78 mg·kg-1.
本试验采用裂区设计, 增温处理(ET)和不增温对照(AT)为主区, 每个处理3次重复, 共6个小区(每个小区面积为7 m×6 m).利用红外加热装置对ET处理样地进行增温, 每小区有效增温面积3.6 m2.为维持和ET小区加热装置相同的遮荫效果, AT对照小区安装无加热功能的相同模拟装置, 并和ET小区一致, 随作物生长动态调整装置高度使其保持与冠层距离不变(约80 cm).所有小区稻麦两季肥料运筹一致.其中, 稻季氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)肥用量分别为270、108和216 kg·hm-2, 磷肥和钾肥采用过磷酸钙和氯化钾一次性基施, 氮肥采用尿素, 分基肥(35%)、分蘖肥(30%)和穗肥(35%)3次施用; 麦季氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)肥用量分别为240、96和96 kg·hm-2, 磷肥和钾肥一次性基施, 氮肥分基肥(40%)、越冬肥(30%)和拔节孕穗肥(30%)3次施用.
为明确土壤有机碳含量和其活性组分对增温的响应是否受施肥影响, 于2020年6月水稻季开始增加施肥处理(CF)和不施肥对照(CK)副区.其中, 施肥处理的肥料用量和运筹保持不变; 不施肥对照为0.25 m2的田间微区, 磷、钾肥用量和运筹与CF处理一致, 不施氮肥.
1.2 样品测定项目和方法于增温试验第3年水稻收获后(2021年10月)采用5点法采集田间不同处理的土壤样品分析土壤碳组分含量.土壤样品采回后, 进行预处理, 剔除土样中石砾、植物残体等杂质.将预处理后的土样分两部分, 一部分储存于4℃冰箱中用于土壤微生物量碳(MBC)的测定, 一部分风干后分别过10目和100目筛用于土壤其它碳组分指标的测定.
土壤总有机碳(TOC)用元素分析仪测定; 土壤可溶性有机碳(DOC)用去离子水提取后用TOC仪测定; 土壤活性有机碳(LOC)用KMnO4氧化法测定[17]; 土壤颗粒有机碳(POC)用偏六磷酸钠分离法测定[18]; MBC用氯仿熏蒸提取法测定[19].
土壤溶解性有机物(DOM)的三维荧光分析采用FluoroLog-3型荧光光谱仪, 以氙灯为激发源, 可见光PMT-980为发射源, 测定样品的EEM光谱.激发波长为250~450 nm, 发射波长为250~550 nm.激发和发射扫描间隔设置为5 nm, 狭缝宽度均设置为5 nm.在样品分析之前, 检测超纯水的空白EEM光谱, 并对每个样品进行3次扫描.
在荧光光谱数据分析之前进行预处理, 包括Milli-Q水间隙推导、拉曼校正和散射校正, 并将预处理后的数据上传至Open Fluor荧光光谱共享数据库平台, 与已有研究结果中荧光组分进行比对, 鉴别荧光组分.
1.3 土壤碳库管理指数的计算根据Blair等[20]的方法, 以不施氮肥-不增温处理作为参照进行土壤碳库管理指数计算, 相关计算公式如下：
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使用Microsoft Excel 2016进行数据处理, 使用SPSS 25.0软件分析施肥和温度对变量的影响效应和交互显著性, 若交互效应显著, 采用Duncan法对所有处理进行两两比较, 并计算各指标的平均值和标准误.使用Origin 2022进行绘图.
2 结果与分析 2.1 增温施肥对土壤有机碳含量的影响因子分析结果表明, 增温、施肥对土壤总有机碳(TOC)、惰性有机碳(ROC)和活性有机碳(LOC)含量的影响均无显著交互作用(表 1).增温显著影响土壤TOC和ROC含量(P < 0.05).与不增温对照(AT)相比, 增温处理(ET)的土壤TOC和ROC含量分别增加7.72%和7.42%(图 1).此外, ET处理较AT对照同时增加了土壤LOC含量(10.11%), 但差异未达到显著水平(P>0.05).结果同时表明, 施肥对土壤TOC、ROC和LOC含量均无显著影响.施肥处理(CF)的土壤TOC含量与不施肥对照(CK)相当, 但有降低ROC含量、增加LOC含量的趋势.结果说明, 增温对土壤有机碳库的影响效应高于施肥处理, 且土壤有机碳库对增温的响应不受施肥影响.
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表 1 增温施肥对土壤有机碳和其活性组分影响的因子效应分析1) Table 1 Factor analysis for the effect of warming and fertilization on soil organic carbon and its labile components |
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ET：增温, AT：不增温, CF：施肥, CK：不施肥, TOC：总有机碳, ROC：惰性有机碳, LOC：活性有机碳; *：P < 0.05, ND：P>0.05 图 1 增温施肥对土壤有机碳含量的影响 Fig. 1 Effect of warming and fertilization on soil organic carbon content |
为明确增温、施肥和二者交互作用对土壤活性有机碳含量的影响, 本研究同时分析了土壤可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)和微生物量碳(MBC)含量的变化.结果表明, 土壤活性有机碳组分对增温和施肥的响应不同, 但增温和施肥对3种土壤活性有机碳组分的影响均无显著交互作用(表 1).增温对土壤DOC含量无显著影响, 但显著影响土壤POC和MBC含量(P < 0.01).与不增温对照(AT)相比, 增温处理(ET)增加了土壤MBC含量(20.4%), 降低了土壤POC含量(36.51%)(图 2).结果同时表明, 施肥对3种活性有机碳组分含量均有显著影响(P < 0.01).与不施肥对照(CK)相比, 施肥处理(CF)降低了土壤DOC(35.44%)和POC含量(28.33%), 增加了土壤MBC含量(33.38%).
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ET：增温, AT：不增温, CF：施肥, CK：不施肥, DOC：溶解性有机碳, POC：颗粒有机碳, MBC：微生物量碳; **：P < 0.01, ND：P>0.05 图 2 增温施肥对土壤活性有机碳组分的影响 Fig. 2 Effects of warming and fertilization on soil labile carbon components |
不同处理下土壤溶解性有机物(DOM)的三维荧光特性分析结果见图 3.结果表明, 本研究中不同处理的土壤样品均同时检出3种有机组分.为便于分析, 以OpenFluor数据库和其他三维荧光相关文献为参考, 对3种荧光组分进行了比对(表 2).结果发现, 测试土壤检出的3种荧光组分(C1、C2和C3)均为腐殖酸类组分, 但其种类不同, 分别为: 人为源腐殖质组分(C1)、陆生源腐殖质组分(C2)和可溶性微生物副产物组分(C3).
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图 3 土壤DOM三维荧光特征光谱 Fig. 3 Characteristic spectra of soil DOM 3-dimensional |
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表 2 土壤DOM三维荧光组分比对结果 Table 2 Comparison results of soil DOM 3-dimensional fluorescence components |
各组分含量的因子分析结果表明, 增温和施肥对3种DOM荧光组分含量(C1、C2和C3)的影响均无显著交互效应(表 1).增温处理(ET)的3种荧光组分含量分别较不增温对照(AT)降低了7.32%(C1)、6.90%(C2)和41.89%(C3), 且C3组分含量的差异显著(P < 0.05, 图 4).此外, 施肥有增加C1和C3组分, 降低C2组分含量的趋势, 但差异均未达显著水平.
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ET：增温, AT：不增温, CF：施肥, CK：不施肥; **：P < 0.01, ND：P>0.05 图 4 增温施肥对土壤DOM荧光组分含量的影响 Fig. 4 Effects of warming and fertilization on the contents of soil DOM fluorescent components |
为系统评价增温施肥对土壤碳库的影响, 进一步对不同处理的土壤碳库管理指数进行了分析(表 3).结果表明, 增温与施肥对土壤碳库指数(CPI)、碳库活度(L)、碳库活度指数(LI)和碳库管理指数(CPMI)的影响均无显著交互作用.ET处理较AT对照显著增加了土壤CPI(P < 0.05), 但L和LI数值与AT对照相当.此外, CF处理的CPI和L与CK对照相当, 但有增加LI的趋势, 但差异均未达到显著水平.受CPI和LI变化影响, 增温和施肥均有增加土壤CPMI的趋势.
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表 3 增温施肥对土壤碳库管理指数的影响1) Table 3 Effect of warming and fertilization on soil carbon pool management index |
2.5 土壤DOM组分、有机碳含量和土壤碳库管理指数的相关性分析
土壤DOM组分、有机碳含量和土壤碳库管理指数的相关性分析如图 5所示.结果表明, 土壤DOM组分间均呈正相关关系, 其中C1组分与C2组分和C3组分间相关性均达到显著水平, 但C2组分与C3组分间相关性不显著.此外, 土壤活性有机碳LOC含量与颗粒有机碳POC含量呈显著负相关关系, 与土壤MBC含量显著正相关; 而土壤MBC含量与POC、DOC含量显著负相关; 此外, 惰性有机碳ROC与DOM的C3组分呈极显著负相关关系.结果同时表明, 土壤碳库指数CPI与土壤总有机碳TOC含量极显著正相关, 但与碳库活度L和碳库活度指数LI显著负相关; 而碳库管理指数CPMI与LOC、MBC和POC分别呈极显著正相关和显著负相关关系, 并与L和LI极显著正相关.
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TOC：总有机碳, ROC：惰性有机碳, LOC：活性有机碳, DOC：溶解性有机碳, POC：颗粒有机碳, MBC：微生物量碳, CPI：土壤碳库指数, L：碳库活度, LI：碳库活度指数, CPMI：碳库管理指数; *：P < 0.05, **：P < 0.01 图 5 土壤DOM组分、有机碳含量和土壤碳库管理指数的相关性分析 Fig. 5 Correlation analysis of soil DOM component, soil organic carbon, and soil carbon pool management index |
土壤活性有机碳(LOC)和惰性有机碳(ROC)共同组成了土壤的有机碳库(TOC)[24].Zhou等[25]的研究表明, 增温会增加草地土壤ROC含量, 但对LOC含量无显著影响.本研究发现, 增温、施肥对土壤TOC、ROC和LOC含量的影响均无显著交互作用.增温是影响土壤有机碳含量的主要因子(P < 0.05).与不增温对照相比, 增温显著增加了土壤TOC含量, 且ROC含量的显著增加是TOC含量变化的主要原因.此外, 增温下土壤LOC含量也表现为增加趋势.课题组前期研究发现, 尽管增温处理对水稻产量无显著影响, 但会增加水稻生育前期的无效分蘖(数据未列出).该部分无效分蘖死亡后的残体进入土壤分解转化为土壤可利用养分可能是TOC含量增加的主要原因.此外, 有研究表明, 增温会加速作物残茬的分解, 同时促进土壤活性有机碳组分和惰性有机碳组分的积累, 但土壤呼吸过程中易被分解组分会优先被土壤微生物利用, 这将使更多稳定且不易分解的组分保留在土壤中[26, 27].这说明增温下作物无效分蘖残体的C输入和不同组分的分解差异可能是土壤有机碳含量增加的主要原因, ROC含量的增加效应高于LOC含量[28].
施肥是提高土壤肥力、保证作物养分供应, 提高作物生产力的重要手段[29].本研究发现, 施肥对土壤TOC、LOC和ROC含量均无显著影响, 但有降低ROC含量、增加LOC含量的趋势.土壤有机碳的积累主要源于微生物活动, 而植物残体为其提供了必要的底物[30].有研究表明, 施肥可以通过提高作物生物量, 使进入土壤的作物残体增多, 这将导致土壤微生物群落结构发生改变, 激活原本处于休眠状态的微生物群落(“激发”效应), 加速新鲜有机质的分解[31].此外, 有研究表明, 这种“激发”效应可能会加速土壤固有惰性有机碳组分的分解[32].这可能是施肥下土壤有机碳含量变化的主要原因.值得注意的是, 土壤有机碳含量对温度的响应不受施肥影响.这说明, 温度变化引起的作物残体碳输入和土壤碳周转差异可能高于并掩盖施肥带来的影响.
3.2 增温施肥对土壤活性有机碳组分的影响本研究发现, 与土壤有机碳响应一致, 增温和施肥对土壤活性有机碳组分的影响均无显著交互作用.与不增温相比, 增温对土壤DOC含量无显著影响, 但显著增加了土壤MBC含量, 降低了土壤POC含量.前述指出, 增温会通过促进无效分蘖提高作物残茬输入量, 增加土壤有机碳含量.Peplau等[33]的研究指出, 增温会增加微生物生物量, 并提高微生物的代谢活动加速土壤POC的分解和损失.此外, 有研究表明, 增温会促进POC中植物源土壤有机碳向微生物源的转化, 增加土壤MBC含量[33, 34].本研究相关性分析结果表明, 土壤活性有机碳LOC含量与颗粒有机碳POC含量呈显著负相关关系, 与土壤MBC含量显著正相关.这说明, 土壤MBC含量的增加和POC含量的降低可能是土壤有机碳含量变化的主要原因.增温不仅会通过促进微生物活性, 增加MBC含量提高土壤LOC含量[35, 36], 还可能同时通过对微生物活性的影响, 加速土壤原有活性碳组分向更稳定碳的转化[37, 38].
尽管增温对土壤DOC含量无显著影响, 但DOM三维荧光分析结果表明, 增温显著降低了土壤DOM中的可溶性微生物副产物组分.此外, 相关性分析结果表明, 土壤ROC含量与可溶性微生物副产物组分极显著负相关.有研究证实, 增温能够提高土壤真菌群落的相对优势, 而土壤真菌较其他类型微生物在土壤碳周转中具有较高的碳同化率和较低的副产物产量(可溶性微生物碳组分)[39, 40].因此, 增温下土壤微生物群落的差异可能是DOM中可溶性微生物副产物组分降低的主要原因, 且其较高的碳同化率可能是土壤MBC含量增加的原因之一.结果说明, 尽管增温对土壤DOC含量无显著影响, 但其组分变化和其在土壤碳周转中的效应值得关注.
本研究还发现, 尽管施肥对土壤TOC、LOC和ROC含量无显著影响, 但不同活性有机碳组分对施肥的响应不尽一致.与不施肥对照相比, 施肥显著降低了土壤DOC和POC含量, 增加了土壤MBC含量.有研究表明, 施肥会增加土壤盐分, 促使微生物吸收利用土壤活性有机碳组分以维持自身渗透压的平衡[41].此外, 如前所述, 施肥可以通过提高土壤微生物生物量, 改变微生物群落组成, 促进其对土壤活性有机碳组分的利用, 增加土壤MBC含量[42].DOM三维荧光分析也表明, 施肥有增加DOM中人为源腐殖质组分和可溶性微生物副产物组分, 降低陆生源腐殖质组分含量的趋势.这说明, 施肥可能通过增加作物残茬和根系分泌物归还量、提高微生物活性[43, 44], 增加人为源C1和微生物源C3组分含量, 但会降低陆源输入的C组分(C2).因此, 施肥对作物生长的促进效应和土壤微生物群落的改变可能是土壤活性有机碳响应差异的主要原因, 并进一步影响其养分供应能力和固碳减排潜力.
3.3 增温对土壤碳库管理指数影响土壤CPMI是量化土壤有机碳库质量, 反映土壤养分供应能力和土壤碳库动态变化的重要指标[45].为更好地评价增温施肥对土壤碳库的影响, 本研究分析了增温、施肥和其交互效应对土壤碳库管理指数的影响.本研究发现, 增温和施肥对CPI、L、LI和CPMI的影响均无显著交互作用, 但增温显著增加了土壤CPI, 而施肥处理较不施肥对照有增加土壤LI的趋势.受增温下CPI和施肥下LI变化影响, 增温和施肥均提高了土壤CPMI.相关性分析结果表明(图 5), 土壤CPI与TOC含量极显著正相关, CPMI和LOC, MBC和POC分别呈极显著正相关和显著负相关关系.结果说明, 增温施肥对土壤有机碳含量和活性有机碳组分的影响会直接或间接对土壤碳库管理指数产生影响, 不同情境下CPMI的响应原因不能一概而论.
4 结论(1) 增温和施肥对土壤有机碳含量和活性有机碳组分的影响均无显著交互作用.增温增加了土壤TOC、ROC和LOC含量, 且TOC和ROC含量差异显著; 而施肥对土壤有机碳含量无显著影响.
(2) 增温显著增加了土壤MBC含量, 降低了土壤POC含量, 是土壤有机碳含量变化的主要原因.此外, 增温对土壤DOC含量无显著影响, 但显著降低了其可溶性微生物副产物组分.
(3) 施肥显著降低了土壤DOC和POC含量, 增加了土壤MBC含量.此外, 施肥有增加DOM中人为源腐殖质组分和可溶性微生物副产物组分, 降低陆生源腐殖质组分含量的趋势.
(4) 增温和施肥对土壤碳库管理指数的影响无显著交互作用, 受增温下CPI和施肥下LI对土壤有机碳和活性碳组分响应变化影响, 增温和施肥均提高了土壤CPMI.
| [1] | Rocci K S, Lavallee J M, Stewart C E, et al. Soil organic carbon response to global environmental change depends on its distribution between mineral-associated and particulate organic matter: A meta-analysis[J]. Science of the Total Environment, 2021, 793. DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.148569 |
| [2] | Scharlemann J P W, Tanner E V J, Hiederer R, et al. Global soil carbon: Understanding and managing the largest terrestrial carbon pool[J]. Carbon Management, 2014, 5(1): 81-91. DOI:10.4155/cmt.13.77 |
| [3] | Evans C D, Williamson J M, Kacaribu F, et al. Rates and spatial variability of peat subsidence in acacia plantation and forest landscapes in Sumatra, Indonesia[J]. Geoderma, 2019, 338: 410-421. DOI:10.1016/j.geoderma.2018.12.028 |
| [4] |
郑聚锋, 陈硕桐. 土壤有机质与土壤固碳[J]. 科学, 2021, 73(6): 13-17. Zheng J F, Chen S T. Soil organic matter and soil carbon sequestration[J]. Science, 2021, 73(6): 13-17. |
| [5] |
赵荣钦. 农田生态系统碳源/汇的时空差异及增汇技术研究——以中国沿海地区为例[D]. 开封: 河南大学, 2004. Zhao R Q. Research on the temporal-spatial differences of carbon sources and sinks of farmland ecosystems and the techniques to sequester carbon——a case study of China costal regions[D]. Kaifeng: Henan University, 2004. |
| [6] |
关焱, 宇万太, 李建东. 长期施肥对土壤养分库的影响[J]. 生态学杂志, 2004, 23(6): 131-137. Guan Y, Yu W T, Li J D. Effects of long-term fertilization on soil nutrient pool[J]. Chinese Journal of Ecology, 2004, 23(6): 131-137. DOI:10.3321/j.issn:1000-4890.2004.06.028 |
| [7] | IPCC, Global Warming of 1.5℃. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5℃ above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty[R]. Geneva: International Panel on Climate Change, 2018. |
| [8] | Li X J, Xie J S, Zhang Q F, et al. Substrate availability and soil microbes drive temperature sensitivity of soil organic carbon mineralization to warming along an elevation gradient in subtropical Asia[J]. Geoderma, 2020, 364. DOI:10.1016/j.geoderma.2020.114198 |
| [9] | Fang X, Zhou G Y, Qu C, et al. Translocating subtropical forest soils to a warmer region alters microbial communities and increases the decomposition of mineral-associated organic carbon[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2020, 142. DOI:10.1016/j.soilbio.2020.107707 |
| [10] | Feng W T, Liang J Y, Hale L E, et al. Enhanced decomposition of stable soil organic carbon and microbial catabolic potentials by long-term field warming[J]. Global Change Biology, 2017, 23(11): 4765-4776. DOI:10.1111/gcb.13755 |
| [11] | Cheng L, Zhang N F, Yuan M T, et al. Warming enhances old organic carbon decomposition through altering functional microbial communities[J]. The ISME Journal, 2017, 11(8): 1825-1835. DOI:10.1038/ismej.2017.48 |
| [12] | Zhao D S, Zhu Y, Wu S H, et al. Simulated response of soil organic carbon density to climate change in the northern tibet permafrost region[J]. Geoderma, 2022, 405. DOI:10.1016/j.geoderma.2021.115455 |
| [13] | Chen Q Y, Niu B, Hu Y L, et al. Warming and increased precipitation indirectly affect the composition and turnover of labile-fraction soil organic matter by directly affecting vegetation and microorganisms[J]. Science of the Total Environment, 2020, 714. DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.136787 |
| [14] | Sheng R, Meng D L, Wu M N, et al. Effect of agricultural land use change on community composition of bacteria and ammonia oxidizers[J]. Journal of Soils and Sediments, 2013, 13(7): 1246-1256. DOI:10.1007/s11368-013-0713-3 |
| [15] |
徐曼, 余泺, 王富华, 等. 紫色土旱坡地不同坡位土壤有机碳组分含量对施肥管理的响应[J]. 环境科学, 2021, 42(11): 5491-5499. Xu M, Yu L, Wang F H, et al. Response of soil organic carbon content in different slope positions to fertilization management in purple soil sloping fields[J]. Environmental Science, 2021, 42(11): 5491-5499. DOI:10.13227/j.hjkx.202103097 |
| [16] | Li Z Q, Zhao B Z, Wang Q Y, et al. Differences in chemical composition of soil organic carbon resulting from long-term fertilization strategies[J]. PLoS One, 2015, 10(4). DOI:10.1371/journal.pone.0124359 |
| [17] | Lefroy R D B, Blair G J, Strong W M. Changes in soil organic matter with cropping as measured by organic carbon fractions and 13C natural isotope abundance[J]. Plant and Soil, 1993, 155(1): 399-402. |
| [18] | Cambardella C A, Elliott E T. Carbon and nitrogen dynamics of soil organic matter fractions from cultivated grassland soils[J]. Soil Science Society of America Journal, 1994, 58(1): 123-130. DOI:10.2136/sssaj1994.03615995005800010017x |
| [19] | 林先贵. 土壤微生物研究原理与方法[M]. 北京: 高等教育出版社, 2010. |
| [20] | Blair G J, Lefroy R D B, Lisle L. Soil carbon fractions based on their degree of oxidation, and the development of a carbon management index for agricultural systems[J]. Australian Journal of Agricultural Research, 1995, 46(7): 1459-1466. DOI:10.1071/AR9951459 |
| [21] | Baghoth S A, Sharma S K, Amy G L. Tracking natural organic matter (NOM) in a drinking water treatment plant using fluorescence excitation-emission matrices and PARAFAC[J]. Water Research, 2011, 45(2): 797-809. DOI:10.1016/j.watres.2010.09.005 |
| [22] | Kim J, Kim Y, Sung E P, et al. Impact of aquaculture on distribution of dissolved organic matter in coastal Jeju Island, Korea, based on absorption and fluorescence spectroscopy[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2022, 29(1): 553-563. DOI:10.1007/s11356-021-15553-3 |
| [23] | Zhou J, Wang J J, Baudon A, et al. Improved fluorescence excitation-emission matrix regional integration to quantify spectra for fluorescent dissolved organic matter[J]. Journal of Environment Quality, 2013, 42(3): 925-930. DOI:10.2134/jeq2012.0460 |
| [24] | Senesi N, Miano T M, Provenzano M R, et al. Characterization, differentiation, and classification of humic substances by fluorescence spectroscopy[J]. Soil Science, 1991, 152(4): 259-271. DOI:10.1097/00010694-199110000-00004 |
| [25] | Zhou X Q, Chen C R, Wang Y F, et al. Warming rather than increased precipitation increases soil recalcitrant organic carbon in a semiarid grassland after 6 years of treatments[J]. PLoS One, 2013, 8(1). DOI:10.1371/journal.pone.0053761 |
| [26] | Romero-Olivares A L, Allison S D, Treseder K K. Decomposition of recalcitrant carbon under experimental warming in boreal forest[J]. PLoS One, 2017, 12(6). DOI:10.1371/journal.pone.0179674 |
| [27] |
邓明位, 张思佳, 朱波, 等. 猪厩肥和秸秆还田对紫色土有机碳组分及稳定性的影响[J]. 四川农业大学学报, 2021, 39(2): 205-211. Deng M W, Zhang S J, Zhu B, et al. Effects of pig manure and corn residue on the organic carbon fractions and stability of purple soil[J]. Journal of Sichuan Agricultural University, 2021, 39(2): 205-211. |
| [28] | Mandal B, Majumder B, Adhya T K, et al. Potential of double-cropped rice ecology to conserve organic carbon under subtropical climate[J]. Global Change Biology, 2008, 14(9): 2139-2151. DOI:10.1111/j.1365-2486.2008.01627.x |
| [29] |
朱浩宇, 高明, 龙翼, 等. 化肥减量有机替代对紫色土旱坡地土壤氮磷养分及作物产量的影响[J]. 环境科学, 2020, 41(4): 1921-1929. Zhu H Y, Gao M, Long Y, et al. Effects of fertilizer reduction and application of organic fertilizer on soil nitrogen and phosphorus nutrients and crop yield in a purple soil sloping field[J]. Environmental Science, 2020, 41(4): 1921-1929. |
| [30] | Fontaine S, Mariotti A, Abbadie L. The priming effect of organic matter: a question of microbial competition?[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2003, 35(6): 837-843. DOI:10.1016/S0038-0717(03)00123-8 |
| [31] | De Nobili M, Contin M, Mondini C, et al. Soil microbial biomass is triggered into activity by trace amounts of substrate[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2001, 33(9): 1163-1170. DOI:10.1016/S0038-0717(01)00020-7 |
| [32] | Zhou S, Lin J J, Wang P, et al. Resistant soil organic carbon is more vulnerable to priming by root exudate fractions than relatively active soil organic carbon[J]. Plant and Soil, 2022. DOI:10.1007/s11104-021-05288-y |
| [33] | Peplau T, Schroeder J, Gregorich E, et al. Long-term geothermal warming reduced stocks of carbon but not nitrogen in a subarctic forest soil[J]. Global Change Biology, 2021, 27(20): 5341-5355. |
| [34] | Ofiti N O E, Zosso C U, Soong J L, et al. Warming promotes loss of subsoil carbon through accelerated degradation of plant-derived organic matter[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2021, 156. DOI:10.1016/j.soilbio.2021.108185 |
| [35] |
林仕芳, 王小利, 段建军, 等. 有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的影响[J]. 环境科学, 2022, 43(4): 2219-2225. Lin S F, Wang X L, Duan J J, et al. Effects of organic fertilizer replacing chemical fertilizer on organic carbon mineralization and active organic carbon in dryland yellow soil[J]. Environmental Science, 2022, 43(4): 2219-2225. |
| [36] | Bhattacharyya P, Roy K S, Neogi S, et al. Effects of rice straw and nitrogen fertilization on greenhouse gas emissions and carbon storage in tropical flooded soil planted with rice[J]. Soil and Tillage Research, 2012, 124: 119-130. |
| [37] |
张春霞, 郝明德, 谢佰承. 不同化肥用量对土壤碳库的影响[J]. 土壤通报, 2006, 37(5): 861-864. Zhang C X, Hao M D, Xie B C. Effect of application amounts of different chemical fertilizers on soil carbon pool[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2006, 37(5): 861-864. |
| [38] |
苏卓侠, 苏冰倩, 上官周平. 植物凋落物分解对土壤有机碳稳定性影响的研究进展[J]. 水土保持研究, 2022, 29(2): 406-413. Su Z X, Su B Q, Shangguan Z P. Advances in effects of plant litter decomposition on the stability of soil organic carbon[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2022, 29(2): 406-413. |
| [39] | Peleato N M, Sidhu B S, Legge R L, et al. Investigation of ozone and peroxone impacts on natural organic matter character and biofiltration performance using fluorescence spectroscopy[J]. Chemosphere, 2017, 172: 225-233. |
| [40] | Li D T, Cheng Y Q, Li T L, et al. Co-application of biogas slurry and hydrothermal carbonization aqueous phase substitutes urea as the nitrogen fertilizer and mitigates ammonia volatilization from paddy soil[J]. Environmental Pollution, 2021, 287. DOI:10.1016/j.envpol.2021.117340 |
| [41] | Chantigny M H, Angers D A, Prévost D, et al. Dynamics of soluble organic C and C mineralization in cultivated soils with varying N fertilization[J]. Soil Biology and Biochemistry, 1999, 31(4): 543-550. |
| [42] | Chantigny M H. Dissolved and water-extractable organic matter in soils: a review on the influence of land use and management practices[J]. Geoderma, 2003, 113(3-4): 357-380. |
| [43] | Gong W, Yan X Y, Wang J Y, et al. Long-term manuring and fertilization effects on soil organic carbon pools under a wheat-maize cropping system in North China Plain[J]. Plant and Soil, 2009, 314(1): 67-76. |
| [44] |
吴春晓, 高小峰, 闫本帅, 等. 长期施肥对黄土高原梯田土壤养分特征和微生物资源限制的影响[J]. 环境科学, 2022, 43(1): 521-529. Wu C X, Gao X F, Yan B S, et al. Effects of long-term fertilization on soil nutrient characteristics and microbial resource restrictions in a terrace on the loess plateau[J]. Environmental Science, 2022, 43(1): 521-529. |
| [45] |
王栋, 李辉信, 李小红, 等. 覆草旱作对稻田土壤活性有机碳的影响[J]. 中国农业科学, 2011, 44(1): 75-83. Wang D, Li H X, Li X H, et al. Soil labile organic carbon as affected by non-flooded rice cultivation with straw mulching under different tillages[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(1): 75-83. |