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稻草覆盖后,土壤为何持续“呼气”?科学家发现长期效应

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在浙江的一片毛竹林里,科研人员做了个有趣的“土壤呼吸实验”——给土壤盖上一层“稻草被子”,观察它释放二氧化碳的变化。结果发现,这层“被子”不仅让土壤在覆盖期间“呼吸”更剧烈(CO₂排放增加约18倍),即使“被子”被掀开后,土壤仍持续“呼气”(CO₂排放比没覆盖的高230%-270%)。这项发表于《Frontiers of Agricultural Science and Engineering》的研究,首次揭示了湿润人工林中稻草覆盖对土壤CO₂排放的长期影响。

土壤“呼吸”的秘密:覆盖期像“开暖气”,结束后靠“补营养”

土壤“呼吸”(释放CO₂)是全球碳循环的关键环节。在湿润地区的人工林里,冬季用稻草覆盖土壤是常见操作——既能保墒增温,还能提前让毛竹出笋,提高经济收益。但覆盖后土壤怎么“呼吸”?覆盖结束后这种影响还在吗?此前没人说清。

研究团队在浙江湖州的毛竹林里设了三组实验:不覆盖(对照)、覆盖1年(SM1)、连续覆盖3年(SM3)。他们监测了覆盖期(冬季到次年4月)和覆盖结束后(5月到11月)的土壤CO₂排放,同时测了温度、湿度、养分和微生物活动。

结果发现,覆盖期间,土壤CO₂排放比对照高约18倍。这像给土壤“开了暖气”——稻草覆盖让土壤温度升高,微生物活动更活跃,加上毛竹根系生长旺盛,共同加速了土壤有机质分解,释放更多CO₂。

更意外的是覆盖结束后:即使稻草被移除,土壤CO₂排放仍比对照高230%-270%。原来,覆盖期间稻草和猪粪等材料分解,给土壤“补了营养”——土壤有机碳(SOC)增加27%-72%,氮、磷等养分也显著提升。这些“营养”成了微生物的“大餐”,让它们持续活跃,继续分解有机质,导致CO₂排放长期维持高位。

覆盖越久,影响会更强吗?答案是否

实验还发现,连续覆盖3年(SM3)和覆盖1年(SM1)的土壤CO₂排放差异不大。这说明,只要覆盖过,不管时间长短,对土壤“呼吸”的促进作用是“一次到位”的,不会随覆盖年限增加而叠加。

双刃剑:增排CO₂,但也存碳

虽然覆盖让土壤“呼气”更猛,但研究也发现,覆盖区的土壤有机碳(SOC)比对照高27%-72%。这意味着,稻草覆盖在增加CO₂排放的同时,也通过输入有机物质(稻草、猪粪等)提升了土壤的碳储量。“相当于土壤一边‘呼气’,一边‘吃进’更多碳,整体可能还是有利于碳封存的。”研究人员解释。

未来:如何平衡“呼气”与“存碳”?

研究团队建议,实际应用中可适当减少覆盖材料的厚度和用量,在保证毛竹产量的同时,降低土壤CO₂排放强度。此外,还需进一步研究覆盖对土壤自养呼吸(根系)和异养呼吸(微生物)的具体贡献,为精准调控提供依据。