当前位置：
X-MOL 学术
›
Glob. Change Biol.
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Cover crop functional types differentially alter the content and composition of soil organic carbon in particulate and mineral-associated fractions
Global Change Biology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2022-06-17 , DOI: 10.1111/gcb.16296 Ziliang Zhang 1, 2 , Jason P Kaye 3 , Brosi A Bradley 3 , Joseph P Amsili 3, 4 , Vidya Suseela 1
Global Change Biology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2022-06-17 , DOI: 10.1111/gcb.16296 Ziliang Zhang 1, 2 , Jason P Kaye 3 , Brosi A Bradley 3 , Joseph P Amsili 3, 4 , Vidya Suseela 1
Affiliation
|
Cover crops (CCs) can increase soil organic carbon (SOC) sequestration by providing additional OC residues, recruiting beneficial soil microbiota, and improving soil aggregation and structure. The various CC species that belong to distinct plant functional types (PFTs) may differentially impact SOC formation and stabilization. Biogeochemical theory suggests that selection of PFTs with distinct litter quality (C:N ratio) should influence the pathways and magnitude of SOC sequestration. Yet, we lack knowledge on the effect of CCs from different PFTs on the quantity and composition of physiochemical pools of SOC. We sampled soils under monocultures of three CC PFTs (legume [crimson clover]; grass [triticale]; and brassica [canola]) and a mixture of these three species, from a long-term CC experiment in Pennsylvania, USA. We measured C content in bulk soil and C content and composition in contrasting physical fractions: particulate organic matter, POM; and mineral-associated organic matter, MAOM. The bulk SOC content was higher in all CC treatments compared to the fallow. Compared to the legume, monocultures of grass and brassica with lower litter quality (wider C:N) had higher proportion of plant-derived C in POM, indicating selective preservation of complex structural plant compounds. In contrast, soils under legumes had greater accumulation of microbial-derived C in MAOM. Our results for the first time, revealed that the mixture contributed to a higher concentration of plant-derived compounds in POM relative to the legume, and a greater accumulation of microbial-derived C in MAOM compared to monocultures of grass and brassica. Mixtures with all three PFTs can thus increase the short- and long-term SOC persistence balancing the contrasting effects on the chemistries in POM and MAOM imposed by monoculture CC PFTs. Thus, despite different cumulative C inputs in CC treatments from different PFTs, the total SOC stocks did not vary between CC PFTs, rather PFTs impacted whether C accumulated in POM or MAOM fractions. This highlights that CCs of different PFTs may shift the dominant SOC formation pathways (POM vs. MAOM), subsequently impacting short- and long-term SOC stabilization and stocks. Our work provides a strong applied field test of biogeochemical theory linking litter quality to pathways of C accrual in soil.
中文翻译：
覆盖作物功能类型不同地改变颗粒和矿物相关部分中土壤有机碳的含量和组成
覆盖作物 (CCs) 可以通过提供额外的 OC 残留物、招募有益的土壤微生物群以及改善土壤聚集和结构来增加土壤有机碳 (SOC) 固存。属于不同植物功能类型 (PFT) 的各种 CC 物种可能会不同地影响 SOC 的形成和稳定。生物地球化学理论表明，选择具有不同垫料质量（C:N 比）的 PFT 应该会影响 SOC 封存的途径和幅度。然而，我们缺乏关于来自不同 PFT 的 CC 对 SOC 理化池的数量和组成的影响的知识。我们在美国宾夕法尼亚州的一项长期 CC 实验中对三种 CC PFT（豆科植物 [深红色三叶草]、草 [黑小麦] 和芸苔 [油菜]）和这三种植物的混合物的土壤进行了采样。我们测量了大块土壤中的 C 含量和对比物理组分中的 C 含量和组成：颗粒有机物、POM；和矿物相关的有机物，MAOM。与休耕相比，所有 CC 处理的总 SOC 含量均较高。与豆科植物相比，垫料质量较低（C:N 较宽）的草和芸苔属单一栽培在 POM 中具有较高比例的植物衍生 C，表明对复杂结构植物化合物的选择性保存。相比之下，豆科植物土壤在 MAOM 中微生物衍生的 C 积累更多。我们的研究结果首次表明，与草和芸苔属的单一栽培相比，该混合物有助于 POM 中植物衍生化合物的浓度高于豆科植物，并且 MAOM 中微生物衍生的 C 积累更多。因此，与所有三种 PFT 的混合物可以增加短期和长期 SOC 持久性，平衡单一培养 CC PFT 对 POM 和 MAOM 化学成分的对比影响。因此，尽管来自不同 PFT 的 CC 处理中的累积 C 输入不同，但总 SOC 库存在 CC PFT 之间没有变化，而是 PFT 影响 C 是在 POM 还是 MAOM 分数中累积。这突出表明，不同 PFT 的 CC 可能会改变主要的 SOC 形成途径（POM 与 MAOM），从而影响短期和长期 SOC 稳定和库存。我们的工作为将凋落物质量与土壤中 C 积累途径联系起来的生物地球化学理论提供了强有力的应用现场测试。尽管来自不同 PFT 的 CC 处理中的累积 C 输入不同，但总 SOC 库存在 CC PFT 之间没有变化，而是 PFT 影响 C 是否在 POM 或 MAOM 分数中累积。这突出表明，不同 PFT 的 CC 可能会改变主要的 SOC 形成途径（POM 与 MAOM），从而影响短期和长期 SOC 稳定和库存。我们的工作为将凋落物质量与土壤中 C 积累途径联系起来的生物地球化学理论提供了强有力的应用现场测试。尽管来自不同 PFT 的 CC 处理中的累积 C 输入不同，但总 SOC 库存在 CC PFT 之间没有变化，而是 PFT 影响 C 是否在 POM 或 MAOM 分数中累积。这突出表明，不同 PFT 的 CC 可能会改变主要的 SOC 形成途径（POM 与 MAOM），从而影响短期和长期 SOC 稳定和库存。我们的工作为将凋落物质量与土壤中 C 积累途径联系起来的生物地球化学理论提供了强有力的应用现场测试。随后影响短期和长期 SOC 稳定和库存。我们的工作为将凋落物质量与土壤中 C 积累途径联系起来的生物地球化学理论提供了强有力的应用现场测试。随后影响短期和长期 SOC 稳定和库存。我们的工作为将凋落物质量与土壤中 C 积累途径联系起来的生物地球化学理论提供了强有力的应用现场测试。
更新日期：2022-06-17
中文翻译：
覆盖作物功能类型不同地改变颗粒和矿物相关部分中土壤有机碳的含量和组成
覆盖作物 (CCs) 可以通过提供额外的 OC 残留物、招募有益的土壤微生物群以及改善土壤聚集和结构来增加土壤有机碳 (SOC) 固存。属于不同植物功能类型 (PFT) 的各种 CC 物种可能会不同地影响 SOC 的形成和稳定。生物地球化学理论表明，选择具有不同垫料质量（C:N 比）的 PFT 应该会影响 SOC 封存的途径和幅度。然而，我们缺乏关于来自不同 PFT 的 CC 对 SOC 理化池的数量和组成的影响的知识。我们在美国宾夕法尼亚州的一项长期 CC 实验中对三种 CC PFT（豆科植物 [深红色三叶草]、草 [黑小麦] 和芸苔 [油菜]）和这三种植物的混合物的土壤进行了采样。我们测量了大块土壤中的 C 含量和对比物理组分中的 C 含量和组成：颗粒有机物、POM；和矿物相关的有机物，MAOM。与休耕相比，所有 CC 处理的总 SOC 含量均较高。与豆科植物相比，垫料质量较低（C:N 较宽）的草和芸苔属单一栽培在 POM 中具有较高比例的植物衍生 C，表明对复杂结构植物化合物的选择性保存。相比之下，豆科植物土壤在 MAOM 中微生物衍生的 C 积累更多。我们的研究结果首次表明，与草和芸苔属的单一栽培相比，该混合物有助于 POM 中植物衍生化合物的浓度高于豆科植物，并且 MAOM 中微生物衍生的 C 积累更多。因此，与所有三种 PFT 的混合物可以增加短期和长期 SOC 持久性，平衡单一培养 CC PFT 对 POM 和 MAOM 化学成分的对比影响。因此，尽管来自不同 PFT 的 CC 处理中的累积 C 输入不同，但总 SOC 库存在 CC PFT 之间没有变化，而是 PFT 影响 C 是在 POM 还是 MAOM 分数中累积。这突出表明，不同 PFT 的 CC 可能会改变主要的 SOC 形成途径（POM 与 MAOM），从而影响短期和长期 SOC 稳定和库存。我们的工作为将凋落物质量与土壤中 C 积累途径联系起来的生物地球化学理论提供了强有力的应用现场测试。尽管来自不同 PFT 的 CC 处理中的累积 C 输入不同，但总 SOC 库存在 CC PFT 之间没有变化，而是 PFT 影响 C 是否在 POM 或 MAOM 分数中累积。这突出表明，不同 PFT 的 CC 可能会改变主要的 SOC 形成途径（POM 与 MAOM），从而影响短期和长期 SOC 稳定和库存。我们的工作为将凋落物质量与土壤中 C 积累途径联系起来的生物地球化学理论提供了强有力的应用现场测试。尽管来自不同 PFT 的 CC 处理中的累积 C 输入不同，但总 SOC 库存在 CC PFT 之间没有变化，而是 PFT 影响 C 是否在 POM 或 MAOM 分数中累积。这突出表明，不同 PFT 的 CC 可能会改变主要的 SOC 形成途径（POM 与 MAOM），从而影响短期和长期 SOC 稳定和库存。我们的工作为将凋落物质量与土壤中 C 积累途径联系起来的生物地球化学理论提供了强有力的应用现场测试。随后影响短期和长期 SOC 稳定和库存。我们的工作为将凋落物质量与土壤中 C 积累途径联系起来的生物地球化学理论提供了强有力的应用现场测试。随后影响短期和长期 SOC 稳定和库存。我们的工作为将凋落物质量与土壤中 C 积累途径联系起来的生物地球化学理论提供了强有力的应用现场测试。
京公网安备 11010802027423号