Влияние азота на связывание углерода в почве

Органический почвы является краеугольным камнем здоровья почвы. Он улучшает структуру почвы, одновременно повышая способность удерживать воду и питательные вещества, что является ключевым фактором для любой системы сельскохозяйственного производства. Чтобы его увеличить, фермеры заделывают пожнивные остатки в почву.


Так почему же, несмотря на десятилетия использования пожнивных остатков, органический углерод почвы в системах производства кукурузы уменьшается? Краткий ответ: это .

«При интенсивном азотном удобрении вы можете получить больше биомассы и урожайности кукурузы, а это значит, что вы в конечном итоге внесете больше остатков в почву. Но вы не сможете сохранить этот углерод в почве», – говорит Ричард Малвани, профессор Департамента природных ресурсов и природных ресурсов. Науки об окружающей среде (NRES) в Университете Иллинойса. «Азот в остатках стимулирует микробы сжигать углерод посредством дыхания. Так что вы можете добавить больше, но не можете удержать его».

Идея о том, что азотные удобрения влияют на разложение остатков – и, следовательно, на включение остатков в запасы почвенного органического вещества – не нова. Но предыдущие исследования показали противоречивые результаты. Вот почему Малвани и Танджила Джесмин, доктор-исследователь в NRES, решили выяснить, как качество остатков и форма азота влияют на разложение остатков кукурузы в типичной почве кукурузного пояса.

Благодаря историческим участкам Морроу в Иллинойсе, команда смогла проверить остатки кукурузы, выращенной с высоким содержанием азота и без него.

«Мы разработали исследование аэробной инкубации, добавляя эти два остатка к типичной возделываемой почве с двумя формами азота или без них. Затем мы наблюдали процесс разложения, непрерывно измеряя выработку углекислого газа, а также периодически измеряя активность ферментов и микробную биомассу. “Джесмин говорит.

Исследователи обнаружили, что присутствие азота – либо экзогенно нанесенного на остатки, либо уже включенного в растущую ткань кукурузы, – ускоряет разложение остатков и производит больше углекислого газа. Форма внесенного азота, нитрат калия или сульфат аммония, не имела значения.

«Углерод в остатках кукурузы поступает из атмосферы, и он возвращается в атмосферу при разложении. Это не проблема», – говорит Малвани. «Проблема в том, что, когда микробы имеют большое количество азота, они также имеют высокий спрос на углерод в качестве источника энергии. При высоких дозах азота их потребность может превышать предложение углерода в остатках, что может привести к их атаке на стабильные органические вещества. И в этом заключается долгосрочная проблема ».

В течение первого месяца инкубации почвы разложение остаточного углерода в присутствии азотных удобрений происходило быстрее, чем в отсутствие азотных удобрений. Однако производство углекислого газа во втором месяце было медленнее на удобренных почвах, чем на неудобренных. К концу исследования общее количество произведенного диоксида углерода было больше с добавлением азота, чем без него.