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水保学院青年教师在亚热带喀斯特地区火干扰响应领域取得进展

  刀耕火种是一种古老的土地开垦方式,至今依然在全球范围内被广泛使用。氮素是控制植物生长的重要元素,喀斯特地区石灰性土壤具有土层薄、高pH、高钙含量和易漏失、易侵蚀的特点。传统观点认为在自然林中石灰性土壤一般以硝态氮为主且具有较高的无机氮供应能力和周转速率。因此,了解刀耕火种对土壤氮供应能力和周转速率的影响,对于深入理解生态系统养分状态,预测植被生产力潜在变化具有重要意义。

  

  针对上述问题,我校水保学院云南建水站课题组联合中国地质科学院岩溶地质研究所,对亚热带喀斯特地区刀耕火种区域及邻近未火烧区域土壤氮转化过程进行了N15同位素双标记示踪分析。

  

  
火烧区和未火烧区的土壤氮转化过程速率

 

 

  

  火烧区和未火烧区的土壤铵态氮吸附、解吸速率和无机氮平均滞留时间

  

  研究发现,火烧区土壤有机碳、总氮、钙含量较未火烧区显著降低,土壤有机氮矿化过程速率、自养硝化过程速率、微生物同化过程速率也均显著低于未火烧区,表明刀耕火种对土壤矿化-同化循环具有负效应,且无机氮产生和消耗的综合结果导致氮有效性降低。土壤铵态氮和硝态氮平均滞留时间在火烧后分别延长为未火烧区的5倍和8倍,表明火烧显著降低了土壤无机氮周转速率。该研究通过解析土壤氮初级转化速率,揭示了火烧影响土壤无机氮供应能力的内在机制,并发现土壤有机碳含量降低是导致氮周转改变的主要原因,建议在农业生产中施用有机肥以提高土壤内在氮转化过程,保证土壤氮的有效供应。

  

  该研究成果以“Slash-and-burn in karst regions lowers soil gross nitrogen (N) transformation rates and N-turnover”为题,发表于土壤学领域国际著名期刊Geoderma。论文第一作者为水保学院青年教师王冠,通讯作者为中国地质科学院岩溶地质研究所朱同彬研究员,北京林业大学为第一完成单位。论文得到了中央高校基本科研业务费项目(2021ZY52)和国家自然科学基金(41771340,41877348)项目的支持。

  

  文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016706122003913?dgcid=coauthor

作者:王冠;审稿:刘金霞      |     编辑:杨一楠; 审核:杨金融