文章信息

原名：Simultaneous effects of legume cultivation on carbon and nitrogen accumulation in soil

译名：豆类作物系统下土壤碳氮积累的协同效应

期刊：Advances in Agronomy

在线发表时间：2021.09

第一作者：Ahmad Latif Virk

通讯作者：赵鑫 副教授  zhaox@cau.edu.cn

第一单位：中国农业大学农学院

文章摘要

1、研究背景

维持土壤有机碳(SOC)和土壤氮(N)对土壤生态功能和健康有积极影响，是作物可持续生产的有效途径。豆科植物的种植可以增加氮供应，为与豆科植物同时种植的作物或后茬作物提供好处。SOC是一项重要的土壤肥力指标，其固存是减缓温室气体排放的关键策略，豆类种植可以在固碳中发挥重要作用，因为它可以维持良好的土壤碳氮比。有机碳和氮含量对土壤肥力和生物多样性有很强的正向影响，有机碳和氮状态的任何变化都能引起微生物群落的快速响应，豆科作物较低的C/N比值导致豆科作物秸秆的分解速率较高，能够快速释放养分(特别是N)。但土壤有机碳与氮的交互关系受到作物类型、肥料投入等多种因素的影响。因此，本文综述了豆科作物系统对土壤有机碳和氮的影响及其协同变化关系。

2、研究方案

作者介绍了豆科作物系统下土壤有机碳与氮的关系、豆科植物对土壤碳氮的影响、微生物变化的研究、豆科残茬覆盖、土壤碳氮管理策略、豆类作物系统的碳氮积累途径、豆类作物系统的碳氮损失途径等内容。旨在：(1)明确豆科作物系统下土壤有机碳与氮的关系；(2)深化有机碳与氮协同变化机理的认识；(3)提出土壤有机碳与氮稳定性的研究方向。

3、研究结论

本文验证了豆科作物增加氮含量有利于有机碳固存的假设。豆类栽培通过BNF、根系分泌和衰老增加了N含量，恢复了C/N比和微生物活性，最终促进了SOC固定。根系分泌物、残茬输入和较高的微生物/菌根组合改善了土壤结构和团聚体组成，从而为土壤有机碳提供物理保护作用，免受微生物的影响，从而封存了土壤有机碳和减缓碳排放。总之，豆类作物是提高N、SOC、作物生产力和环境可持续性的良好选择。

4、研究展望

作者认为，还需要更多的研究来了解豆科作物在建立细菌群落和菌根之间的联系方面的作用。利用分子生物学方法对不同田间管理措施下的豆科植物根系生物学进行深入研究。据报道，豆科植物绿肥在某些情况下会造成田间氮损失更高。因此，对于一系列气候区域和农业系统，需要对最有可能减少氮损失的田间管理措施有更深入的了解。具体而言，需要研究绿肥和豆科残茬对不同种植制度和气候条件下碳氮排放变化的微生物驱动机制。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S006521132100081X