英文题目：Responses of soil organic carbon stock to animal manure application: A new global synthesis integrating the impacts of agricultural managements and environmental conditions

中文题目：基于数据整合方法综合评估农业管理和环境条件对粪肥提升土壤有机碳储量的影响

第一作者：李斌哲

通讯作者：郭景恒

导读

通过施用粪肥提升土壤有机碳（SOC）水平对保障粮食生产和减少温室气体（GHG）排放具有重要意义。以往的研究发现，粪肥施用引起的 SOC 变化因农业管理和环境条件的不同存在巨大差异，但其影响的显著性和相对重要性仍不确定。本文整合了120个地点的250个SOC储量变化数据及其对应的农业管理与环境条件，在全球尺度上综合评估了上述因子影响粪肥增碳效果的显著性和相对重要性。

文章简介

不施用矿质氮肥的情况下（REF-zero），粪肥处理与对照处理中SOC储量的绝对差值（SOC stock difference）平均为8.96 ± 1.83 Mg C·ha-1（95% CI；图1a），与对照处理中SOC储量的相对比值（SOC stock ratio）平均为139.69 ± 8.20%（95% CI；图1b）。施用矿质氮肥的情况下（REF-min），粪肥施用对SOC储量的提升效果显著下降，绝对差值和相对比值分别为7.41 ± 1.14Mg C·ha-1（95% CI；图1c）和127.47 ± 3.77%（95% CI; 图1d）。不施用矿质氮肥的情况下，长期淹水土壤中SOC储量的绝对差值（图1a）和相对比值（图1b）都著低于旱田和水-旱轮作土壤。施用矿质氮肥的情况下，旱地土壤中SOC储量的绝对差值（图1c）和相对比值（图1d）都著高于水-旱轮作土壤。不施用矿质氮肥的情况下（图1a；1b），热带地区粪肥对SOC储量的提升效果高于温带地区。相反，施用矿质氮肥的情况下，热带地区粪肥的增碳效果略低于温带地区（图1c；1d）。

图1 分类性因子对土壤有机碳储量提升的影响。a和b：REF-zero；c和d：REF-min（来源：Wiley）

如图2所示，SOC储量的绝对差值和相对比值均与粪肥-碳累计输入量呈显著正相关。不施用矿质氮肥的情况下（图2a；REF-zero），粪肥-碳在土壤中的保留效率为6.3%。施用矿质氮肥情况下（图2a；REF-min），粪肥-碳的保留效率为10.2%，显著高于不施用矿质氮肥的情况。这说明，施用矿质氮肥能够促进粪肥-碳在土壤中的保留。进一步计算表明：施用矿质氮肥的情况下，粪肥-碳输入对SOC储量提升的直接贡献为72%，显著高于不施用矿质氮肥的情况（34%）。

图2土壤有机碳储量变化与粪肥-碳累计输入量的关系。a：绝对差值；b：相对比值（来源：Wiley）

表1土壤有机碳储量变化与主要连续性因子间的逐步线性回归分析（来源：Wiley）

粪肥-碳累计输入量（Manure-C）是影响SOC储量变化的首要因子，但土壤属性（尤其是pH和起始有机碳水平）显著影响着粪肥提升SOC储量的效率（表1）。不施用矿质氮肥的情况下（REF-zero），土壤pH的促进和抑制作用相互抵消，在表观上表现为影响不显著。施用矿质氮肥的情况下（REF-min），矿质氮肥导致的土壤酸化导致pH的促进作用高于抑制作用，在表观上表现为高pH促进SOC储量的提升。此外，SOC储量的提升果还与土壤起始有机碳水平（Initial C）呈负相关。由于土壤pH和有机碳水平在空间上呈显著负相关，碱性土壤中粪肥提升SOC储量的效果要远高于中酸性土壤。有研究表明：粪肥施用引起的温室气体排放在碱性土壤中显著低于中酸性土壤。因此，在碱性土壤地区施用粪肥可能具有更好的固碳-减排效果。

基于更为平衡的全球数据，本研究综合评估了多种农业管理和环境条件对粪肥提升SOC储量的影响。研究结果将有助于制定因地制宜的农业粪肥施用措施、优化粪肥施用的温室气体排放因子。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.15731