Sự khác biệt về lưu trữ và ổn định carbon hữu cơ trong đất giữa các lớp đất chịu ảnh hưởng của phân bón lâu dài ở vùng đất trồng lúa điển hình miền Nam Trung Quốc

Chemical and Biological Technologies in Agriculture - Tập 10 - Trang 1-10 - 2023
Xianni Chen1, Hu Xu2,3, Adnan Mustafa4, Qinghai Huang5, Kailou Liu5, Nan Sun3, Minggang Xu3,6
1College of Agriculture, Henan University of Science and Technology, Luoyang, China
2College of Resources and Environmental Sciences, Northwest University of Agriculture and Forestry Technology, Yangling, China
3Key Laboratory of Arable Land Quality Monitoring and Evaluation, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing, China
4Key Laboratory of Vegetation Restoration and Management of Degraded Ecosystems, South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou, China
5Jiangxi Institute of Red Soil and Germplasm Resources, Jinxian, China
6Shanxi Province Key Laboratory of Soil Environment and Nutrient Resources, Institute of Eco-Environment and Industrial Technology, Shanxi Agricultural University, Taiyuan, China

Tóm tắt

Sự đóng góp của việc bón phân lâu dài vào lưu trữ carbon hữu cơ trong đất (SOC) đã thu hút sự quan tâm lớn. Để đánh giá tác động của việc bón phân lâu dài đối với lưu trữ và ổn định SOC trong các lớp đất bề mặt và lớp đất phụ, mẫu đất đã được thu thập từ một trạm thực nghiệm ngoài đồng kéo dài 29 năm ở vùng đất trồng lúa điển hình miền Nam Trung Quốc. Lưu trữ SOC của toàn bộ đất và các phân đoạn SOC đã được định lượng ở ba độ sâu của đất (0–20, 20–40, 40–60 cm) dưới bốn hình thức điều trị: không bón phân (Kiểm soát), kết hợp nitrogen, phosphorus và potassium (NPK), mức NPK gấp đôi (2NPK), NPK cộng với phân hữu cơ (NPKM). Sự gia tăng của Cinput-total cao hơn một cách có ý nghĩa so với lưu trữ SOC giữa các điều trị khác nhau (p < 0.05), cho thấy rằng việc cố định carbon ngoại sinh trong đất là hạn chế. Hơn nữa, tỷ lệ tích lũy và lưu giữ SOC được phân bố theo dạng NPKM > 2NPK > NPK, và các tỷ lệ này cao hơn ở độ sâu 0-20 cm so với các khoảng độ sâu khác. Thêm vào đó, đối với toàn bộ hồ sơ, lưu trữ SOC của bể hoạt động cao hơn trong Kiểm soát (39.6 t C ha−1) so với các điều trị khác (36.2 t C ha−1, p < 0.05). Trong khi đó, việc bón phân làm tăng lưu trữ SOC của bể thụ động, xếp hạng là NPKM > 2NPK ≈ NPK > Kiểm soát (p < 0.05), cho thấy rằng việc bón phân, đặc biệt là sự kết hợp giữa bón phân hữu cơ và vô cơ, đã cải thiện độ ổn định SOC. Từ góc độ các lớp đất, sự khác biệt về lưu trữ SOC giữa các phương pháp điều trị cho bể thụ động chủ yếu là do sự khác biệt ở lớp đất bề mặt, còn đối với bể hoạt động là ở các lớp sâu hơn. Thêm vào đó, việc bón phân hữu cơ đã làm tăng sự khác biệt giữa các lớp đất. Nghiên cứu này kết luận rằng quá trình điều trị không bón phân có thể cải thiện lưu trữ SOC của bể hoạt động, đặc biệt là ở các lớp đất sâu, trong khi việc bón phân, đặc biệt là bón phân hữu cơ, có thể cải thiện lưu trữ và độ ổn định SOC ở đất bề mặt và tăng cường sự khác biệt giữa các lớp đất.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Jónsson JÖG, Davíðsdóttir B. Classification and valuation of soil ecosystem services. Agr Syst. 2016;145:24–38. Yadav GS, Das A, Lal R, Babu S, Meena RS, Saha P, et al. Energy budget and carbon footprint in a no-till and mulch based rice–mustard cropping system. J clean prod. 2018;191:144–57. Tian K, Zhao Y, Xu X, Hai N, Huang B, Deng W. Effects of long-term fertilization and residue management on soil organic carbon changes in paddy soils of China: a meta-analysis. Agr Ecosyst Environ. 2015;204:40–50. Smith EG, Janzen HH, Ellert BH. Soil organic carbon changes as influenced by carbon inputs and previous cropping system. Can J Soil Sci. 2018;98:566–9. Yang F, Tian J, Fang H, Gao Y, Xu M, Lou Y, et al. Functional soil organic matter fractions, microbial community, and enzyme activities in a mollisol under 35 years manure and mineral fertilization. J Soil Sci Plant Nut. 2019;19:430–9. Zhu L, Li J, Tao B, Hu N. Effect of different fertilization modes on soil organic carbon sequestration in paddy fields in South China: a meta-analysis. Ecol Indic. 2015;53:144–53. Liu K, Ye H, Li D, Huang W, Yu X, Hu Z, et al. Carbon sequestration efficiency under long-term fertilization in dryland of red soil. Soils. 2017;49:1166–71. Adnan M, Xu M, Shah SAA, Muhammad MA, Sun N, Wang B, et al. Soil aggregation and soil aggregate stability regulate organic carbon and nitrogen storage in a red soil of southern China. J Environ Manage. 2020;270: 110894. Mandal B, Majumder B, Adhya TK, Bandyopadhyay PK, Gangopadhyaym A, Sarkarm D, et al. Potential of double-cropped rice ecology to conserve organic carbon under subtropical climate. Global Change Biol. 2008;14:2139–51. Song Z, Zhu P, Gao H, Peng C, Deng A, Zheng C, et al. Effects of long-term fertilization on soil organic carbon content and aggregate composition under continuous maize cropping in Northeast China. J Agr Sci CAMBRIDGE. 2015;153:236–44. Chan KY, Bowman A, Oates A. Oxidizable organic carbon fractions and soil quality changes in an oxic paleustalf under different pasture leys. Soil Sci. 2001;166:61–7. Sun Y, Huang S, Yu X, Zhang W. Stability and saturation of soil organic carbon in rice fields: evidence from a long-term fertilization experiment in subtropical China. J Soil Sediment. 2013;13:1327–34. Majumder B, Mandal B, Bandyopadhyay PK. Soil organic carbon pools and productivity in relation to nutrient management in a 20-year-old rice-berseem agroecosystem. Biol Fert Soils. 2008;44:451–61. Bhattacharyya R, Kundu S, Srivastva AK, Gupta HS, Prakash V, Bhatt JC. Long term fertilization effects on soil organic carbon pools in a sandy loam soil of the Indian sub-Himalayas. Plant Soil. 2011;341:109–24. Franzluebbers AJ. Soil organic matter stratification ratio as an indicator of soil quality. Soil Till Res. 2002;66:95–106. Márcio R, Nunes MR, Karlen DL, Denardin JE, Cambardella CA. Corn root and soil health indicator response to no-till production practices-ScienceDirect. Agr Ecosyst Environ. 2019;285:106607–106607. Lou Y, Xu M, Chen X, He X, Zhao K. Stratification of soil organic C, N and C: N ratio as affected by conservation tillage in two maize fields of China. CATENA. 2012;95:124–30. Deng J, Sun P, Zhao F, Han X, Yang G, Feng Y, et al. Soil C, N, P and its stratification ratio affected by artificial vegetation in aubsoil, loess plateau China. PLoS ONE. 2016;11: e0151446. Xu M, Lou Y, Duan Y. National long-term soil fertility experiment network in arable land of China. Beijing: China Land Press; 2015. p. 153–5. Pandey A, Dou F, Morgan CLS, Guo J, Deng J, Schwab P. Modeling organically fertilized flooded rice systems and its long-term effects on grain yield and methane emissions. Sci Total Environ. 2021;755: 142578. Liu Y, Yu J, Zhang L, Wang X, Huo Z. Effects of fertilization on yield and nitrogen use efficiency of wheat and rice with straw return. Commun Soil Sci Plan. 2021;52:1–10. Huang W, Wu J, Pan X, Tan X, Zeng Y, Shi Q, et al. Effects of long-term straw return on soil organic carbon fractions and enzyme activities in a double-cropped rice paddy in South China. J Integr Agr. 2021;20:236–47. Li T, Zhang Y, Bei S, Li X, Zhang J. Contrasting impacts of manure and inorganic fertilizer applications for nine years on soil organic carbon and its labile fractions in bulk soil and soil aggregates. CATENA. 2020;194: 104739. Abrar MM, Shah SAA, Sun N, Mehmood K, Aziz T, Waqas MA, et al. Long-term manure application enhances organic carbon and nitrogen stocks in Mollisol subsoil. Land Degrad Dev. 2022;34:1–18. Zhang Y, Qin H, Huang M, Li Z, Yang C, Wang N, et al. Mathematical simulation of rice root spatial distribution and its application. Journal of South China Agricultural University. 2013;34:304–8. Mustafa A, Frouz J, Naveed M, Ping Z, Nan S, Minggang X, et al. Stability of soil organic carbon under long-term fertilization: Results from 13C NMR analysis and laboratory incubation. Environ Res. 2022;205: 112476. Ibrahim M, Yamin M, Sarwar G, Anayat A, Habib F, Ullah S, et al. Tillage and farm manure affect root growth and nutrient uptake of wheat and rice under semi-arid conditions. Appl Geochem. 2011;26:S194–7. Tang H, Xu Y, Li C, Xiao X, Cheng K, Shi L, et al. Effects of long-term fertilizer management on soil bacterial diversity in double-cropping paddy field of southern China. Agron J. 2020;112:3644–52. Guo XL, Liu CY, Shakeel M, Wang DL. The effects of fertilizers on rabbiteye blueberry(vaccinium ashei reade.) root distribution and fruit yield. Phyton-Int J Exp Botany. 2022;91(6):1289–302. Yanardag IH, Zornoza R, Cano AF, Yanarda AB, Mermut AR. Evaluation of carbon and nitrogen dynamics in different soil types amended with pig slurry, pig manure and its biochar by chemical and thermogravimetric analysis. Biol Fert Soils. 2015;51:183–96. Wang Y, Liu X, Butterly C, Tang C, Xu J. pH change, carbon and nitrogen mineralization in paddy soils as affected by Chinese milk vetch addition and soil water regime. J Soil Sediment. 2013;13:654–63. Yang G, Hao X, Li C, Li Y. Effects of greenhouse intensive cultivation and organic amendments on greenhouse gas emission according to a soil incubation study. Arch Agron Soil Sci. 2015;61:89–103.
Thông tin
Thông tin xuất bản

Chemical and Biological Technologies in Agriculture

Tập 10

1-10

Thông tin tác giả