近日，沈陽農業大學陳溫福院士團隊張偉明課題組博士生孫媛媛以第一作者在環境科學與生態學一區TOP期刊Biochar（IF=13.1）上發表了題為“Long?term fertilization regimes modulate dissolved organic matter molecular chemodiversity and greenhouse gas emissions in paddy soil”的研究論文，揭示了長期施肥對稻田土壤溶解性有機質（DOM）分子多樣性和溫室氣體排放的調控機制。張偉明副教授、陳溫福院士為論文通訊作者。

研究團隊基于生物炭-稻田長期定位試驗，利用高精度傅里葉變換離子回旋共振質譜技術（FT-ICR MS），在分子水平上研究了不同施肥策略對DOM組成及化學特性的影響，結果表明，不同施肥策略顯著改變了DOM分子豐度、結構復雜性及熱力學穩定性，進而對溫室氣體排放產生差異化調控效應。研究發現，長期單施化肥明顯增加了DOM分子多樣性和功能復雜性，卻顯著降低了分子熱力學穩定性（吉布斯自由能ΔG Cox°），促進了溫室氣體（CH4和N2O）排放。相比之下，生物炭配施化肥處理，則通過增加高O/C和穩定性木質素類化合物的積累，提高了DOM熱力學穩定性，顯著降低了CH4排放和全球變暖潛能（GWP）。而秸稈配施則促進了木質素和不飽和烴類化合物的富集，形成了獨特的DOM分子特征譜。通過構建DOM分子特征與溫室氣體排放的關聯網絡研究，發現DOM不僅在數量上，而且在質量上與溫室氣體排放密切相關，即易降解DOM組分促進CH4和N2O排放，而高穩定性組分則抑制CH4排放。這一發現為解釋DOM在土壤碳氮轉化中的關鍵調控作用提供了依據。

該研究證實了生物炭配施化肥可能通過調控和優化DOM分子特性，實現減排增效的雙重目標，不僅深化了對DOM生態功能的分子水平認知，也為優化稻田土壤與施肥管理、促進水稻生產綠色轉型、實現稻作系統碳中和提供了理論依據與技術支撐。

該研究得到了中科院戰略先導專項、國家重點研發計劃、國家現代農業產業技術體系等項目的支持。

論文鏈接：

https://webofscience.clarivate.cn/wos/alldb/full-record/WOS:001436247700002

來源：沈陽農業大學