导读 土壤有机碳是土壤健康的基石。它可以改善土壤结构，同时提高保水和养分能力，这是任何农业生产系统的关键因素。为了建立它，农民将作物残留

土壤有机碳是土壤健康的基石。它可以改善土壤结构，同时提高保水和养分能力，这是任何农业生产系统的关键因素。为了建立它，农民将作物残留物掺入土壤中。

那么，为什么尽管投入了数十年的残留物，玉米生产系统中的土壤有机碳仍在减少?简短的回答：是氮气。

“通过密集施氮，你可以获得更多的玉米生物量和产量，这意味着你最终会将更多的残留物放入土壤中。但你不能将这些碳保留在土壤中，”自然资源和科学系教授 Richard Mulvaney 说。伊利诺伊大学环境科学 (NRES)。“残留物中的氮会刺激微生物通过呼吸作用燃烧掉碳。所以你可以放更多，但你不能保留它。”

施氮会影响残留物分解——因此将残留物纳入土壤有机质储存——的概念并不新鲜。但之前的研究显示出相互矛盾的结果。这就是为什么 Mulvaney 和 NRES 的博士研究员 Tanjila Jesmin 着手阐明残留物质量和氮的形式如何影响典型玉米带土壤中的玉米残留物分解。

多亏了伊利诺伊州历史悠久的 Morrow Plots，该团队能够测试高氮施肥和非高氮施肥种植的玉米的残留物。

“我们设计了一项有氧孵化研究，将这两种残留物添加到典型的有或没有两种形式氮的作物土壤中。然后我们通过连续测量二氧化碳的产生，以及酶活性和微生物生物量的定期测量来观察分解过程， ”杰斯敏说。

研究人员发现，氮的存在——无论是外源性施用于残留物还是已经掺入生长中的玉米组织——加速了残留物分解并产生了更多的二氧化碳。施氮的形式，硝酸钾或硫酸铵，没有区别。

“玉米残渣中的碳来自大气，在分解过程中会返回大气。这不是问题，”Mulvaney 说。“问题在于，当微生物的氮供应量很高时，它们对碳作为能源的需求也很高。在高氮率下，它们的需求可能会超过残留物中的碳供应，这可能会导致它们攻击稳定的有机物。这就是长期的问题。”

在土壤孵化的第一个月，有氮肥的残留碳分解比没有氮肥的要快。然而，施肥土壤在第二个月的二氧化碳产量比未施肥土壤慢。到研究结束时，与不添加氮相比，产生的二氧化碳总量更大。

“这就像在秋天燃烧树叶。你把更多的树叶放在火上，你会得到更多的火焰。所以，加入氮，残留物在孵化早期会更快。然后火就会熄灭，因为你已经烧毁了容易分解的基质。我们用氮气更快地到达那里，“他说。

结果解释了为什么土壤有机碳无法在高投入玉米田中积累，并建议农民应避免过多的氮投入以维持土壤有机质。

据研究人员称，正在进行进一步的研究，以评估矿物氮对具有对比特征的土壤中残留物分解的影响。

“因为我们的孵化使用了单一的土壤类型，研究结果可能并非在所有地方都有效。由于土壤的天然肥力低，集约施肥通常对增加残留碳输入有效。我们想看看这些输入是否有助于建立土壤有机碳， ”杰斯敏说。

这项名为“的短期效应氮在土壤中玉米渣分解过程中碳矿化施肥”，发表在氮。