成果一：揭示了生物炭添加促进我国农田土壤有机碳固持的机制

近日，草业学院草地碳氮过程与生态系统管理团队在Journal of Environmental Management（SCI-2区TOP，IF₂₀₂₃=8.7）在线发表研究性论文“Biochar addition promotes soil organic carbon sequestration dominantly contributed by macro-aggregates in agricultural ecosystems of China”。草业学院青年教师徐沛东为第一作者和通讯作者。

土壤团聚体在有机碳固持和气候变化中发挥着重要的作用。生物炭广泛应用于农田生态系统，以提升土壤的物理化学性质和作物产量。然而，在生物炭添加条件下，团聚体对土壤有机碳固持的潜在机制还不清楚。研究团队收集了2335对数据，通过整合分析研究了生物炭添加对我国农田土壤团聚体比例、团聚体稳定性以及团聚体结合态有机碳的影响。（1）生物炭添加显著促进了大团聚体的形成和团聚体的稳定性，这和生物炭添加条件下土壤有机胶结剂的产生有关（图1）。生物炭添加显著增加了土壤团聚体结合态有机碳，这是由于生物炭直接和有机残体间接输入造成的（图1）。（2）生物炭添加显著增加了土壤团聚体结合态有机碳，这是由于生物炭直接和有机残体间接输入造成的（图2）。（3）生物炭添加下团聚体对有机碳的固持受气候条件、生物炭性质、实验实践和农业管理的调控（图3）。本研究强调了生物炭添加通过促进土壤团聚过程提升了土壤有机碳的固持。

图1 生物炭添加对土壤团聚体、稳定性和土壤团聚体结合态有机碳的影响

图2 生物炭添加下土壤团聚体、稳定性和结合态有机碳和土壤有机碳的关系

图3 气候条件、生物炭性质、实验实践和农业管理调控生物炭添加对土壤团聚体、稳定性和结合态有机碳的影响

成果二：探究了氮沉降背景下植物氮磷的回收策略

团队在Journal of Plant Ecology（SCI-2区，IF₂₀₂₃=2.7）上在线发表题为“Nutrient resorption exacerbates nitrogen–phosphorus imbalances in plants under increasing nitrogen addition in a saline–alkaline grassland”的研究性论文，草业学院青年教师苏原为第一作者，草业学院董宽虎教授和王常慧教授为通讯作者。

植物从衰老组织中重新吸收养分被认为是植物适应养分缺乏的一种策略。然而养分重吸收如何调节植物体内氮（N）和磷（P）的平衡仍不清楚。本研究依托山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站（右玉站）不同水平氮添加实验平台探究了氮添加对盐渍化草地优势植物赖草（Leymus secalinus）叶片和茎秆养分回收的影响。结果表明：氮添加6年后，随着施氮量的增加，绿色和衰老组织（叶和茎）的N浓度和氮磷比均呈上升趋势。随着施氮量的增加，绿色组织中P浓度降低，而衰老组织中P浓度无显著变化。N重吸收效率（NRE）、P重吸收效率（PRE）和NRE:PRE比值沿N添加梯度显著降低（图4）。此外，我们发现衰老组织（叶和茎）氮磷比比绿色组织（叶和茎）氮磷比对氮素添加的响应更敏感，植物内在氮磷失衡的加剧主要是由于不成比例的减少养分重吸收，尤其是NRE（图5）。总的来说，该研究强调了NRE和PRE的差异进一步加剧了植物凋落物内部N-P的不平衡。

图4  (a) NRE、(b) PRE和(c) NRE： PRE比值与N添加率的关系

图5  绿色器官(a)N:P比（N：Pm）与衰老器官N:P比（N:Ps）的关系以及(b) NRE:PRE比值与N:Ps的关系

文章链接：

1.Xu PD*, Wang Q, Duan CJ, Huang GY, Dong KH, Wang CH. Biochar addition promotes soil organic carbon sequestration dominantly contributed by macro-aggregates in agricultural ecosystems of China. Journal of Environmental Management, 2024, 121042. 

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.121042

2.Su Y, Wu SK, Hao J, Diao HJ, Dong KH*, Wang CH*. Nutrient resorption exacerbates nitrogen–phosphorus imbalances in plants under increasing nitrogen addition in a saline–alkaline grassland. Journl of plant ecology, 2024,17(1). 

https://doi.org/10.1093/jpe/rtad049