近期，beat365官方网站陈哲课题组聚焦陆地生态系统土壤和植被碳氮循环及温室气体排放的相关研究，取得了系列研究进展。

进展一：橡胶种植对土壤碳氮库等性质的影响分析

橡胶种植园的迅速扩张可能极大地影响了生态系统碳储量，以及对气候变化和未来碳通量存在的潜在影响。在以橡胶为主的土地利用方式转变后，需要去准确的评估土壤碳库和土壤其他性质的变化。课题组通过搜集全球范围内橡胶种植相关的文献，利用Meta分析方法探究了以橡胶林为基础的土地利用变化对土壤理化性质，特别是土壤有机碳库的影响。结果表明：森林转变为橡胶林后土壤有机碳(SOC)、微生物碳(MBC)和总氮(TN)库分别显著降低了24%、35%和13%；橡胶由单作转变为间作模式后土壤有机碳库显著提高了6%。进一步的分析揭示，橡胶间作对SOC和土壤性质的改善主要发生在500 ~ 800 m海拔和0 ~ 20 cm的表层土壤，而这一效应在海拔800 m以上和20 ~ 60 cm的土壤中有所减弱。基于此，我们建议在以橡胶为基础的土地利用管理政策上主要推广间作种植，特别是间作木本植物，并且控制橡胶种植的海拔高度，以减少土壤碳氮库及其他矿质元素的损失。研究结果以“Impact of rubber-based land use changes on soil properties and carbon pools: A meta-analysis”为题发表于Catena (IF = 6.37)。beat365官方网站刘勇教授为论文第一作者，陈哲副研究员为通讯作者。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107121

图1 基于橡胶种植的土地利用变化对土壤碳库等性质的影响

进展二：不同材料来源的蚯蚓堆肥配比对作物生长和土壤肥力的提升效应

蚯蚓堆肥被认为是一种环保的土壤改良技术，能避免过度使用化肥而造成的环境污染。课题组探讨了以湿地植物和动物粪肥制备的蚯蚓堆肥对土壤肥力和植物生长的影响。采用盆栽试验，评估了7种原材料配比处理对土壤养分恢复和植株生长的影响：不施肥对照组(CK)、四组不同比例的湿地植物残茬、玉米和猪粪制备的蚯蚓堆肥、一组只施用湿地植物美人蕉制备的蚯蚓堆肥、一组施用化肥(NPK)。结果表明，施用蚯蚓堆肥对土壤肥力和株高影响显著，蚯蚓堆肥显著提高了土壤全氮(60.5%)、土壤有机碳(60.9%)和地上部生物量，且优化原材料配比的蚯蚓堆肥处理的作物地上部生物量是NPK处理的3倍。蚯蚓堆肥与湿地植物优化配比是一种可行的有机改性方法，为循环利用生态废弃物生产富营养有机肥、减少环境污染、提高作物产量提供了新途径。研究结果以“Different ratios of Canna indica and maize-vermicompost as biofertilizers to improve soil fertility and plant growth: A case study from southwest China”为题发表于Environmental Research (IF = 8.43)。beat365官方网站在站博士后Syed Turab Raza为论文第一作者，陈哲副研究员为通讯作者。原文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013935122017017.

图2 湿地植物蚯蚓堆肥制备过程及其应用

进展三：亚热带森林演替增加了腐殖质层和表层土壤的甲烷氧化

热带和亚热带森林对甲烷的氧化占大气甲烷氧化量的10-20%，但目前对于森林演替过程中土壤CH₄氧化速率及其控制因素的研究知之甚少。课题组通过室内微宇宙实验研究了亚热带森林演替早、中、晚阶段CH₄氧化的垂直分布格局和动态特征，并探讨了影响CH₄氧化速率的主要驱动因素。结果表明，演替中期和后期腐殖质层和表层土壤均为CH₄汇，而演替早期土壤可能为CH₄源也可能为CH₄汇。土壤CH₄氧化速率沿森林演替进程呈显著的垂直分布。在演替中期A层土壤，对大气本底CH₄氧化速率最高，比演替早期增加了26倍；在演替后期O层土壤，CH₄氧化潜势最高，与演替早期和中期相比分别增加了29%和21%。此外，在森林演替进程中，土壤CH₄氧化能力主要随亚硝酸盐和硝酸盐含量的降低而增强。本研究揭示了亚热带森林演替增强了腐殖质层和表层土壤CH₄氧化的潜能，有助于缓解气候变化CH₄排放的温室效应。研究结果以“Enhanced soil methane oxidation in both organic layer and topsoil during the succession of subtropical forests”为题发表于Process Safety and Environmental Protection (IF = 7.93)。beat365官方网站资源与环境专业2020级硕士研究生刘军华为论文第一作者，陈哲副研究员为通讯作者。原文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0957582022011387

图3 亚热带森林各演替阶段土壤O层和A层的CH₄氧化量

进展四：蚯蚓堆肥制备和施用过程N₂O排放通量特征

蚯蚓堆肥作为一种高效的堆肥生物技术在降解有机废物和有机肥施用等方面有显著优势。然而，在制备和施用蚯蚓堆肥的过程中，气态氮素的损失，特别是温室气体氧化亚氮(N₂O)的排放，会降低蚯蚓堆肥的应用价值，且对全球变暖具有正效应。在过去十几年中，越来越多的研究关注到蚯蚓堆肥对N₂O排放的影响，但研究的结果并不一致。课题组通过搜集全球范围内蚯蚓堆肥制备和施用过程产生的N2O数据，利用Meta分析方法评估了制备和施用两个阶段对N₂O排放的影响及其与底物和土壤性质的关系。结果表明，蚯蚓堆肥制备阶段与传统堆肥(不添加蚯蚓)相比，N₂O排放量并没有显著增加，但是蚯蚓堆肥制备阶段产生的N₂O是施用阶段的3-143倍。蚯蚓堆肥的施用阶段对N₂O排放产生正效应(+87%)，这种效应高度依赖于土壤底物的C/N。长时间(≥90天)的蚯蚓堆肥促进N₂O排放，且累积N₂O排放的效应值与温度、土壤C/N和土壤有机碳(SOC)含量呈显著正相关，与土壤充水孔隙度(WFPS)呈显著负相关。研究强调了将蚯蚓堆肥与土壤底物C/N调控联系起来以减少N₂O排放及其它气态氮的损失。研究结果以“Nitrous oxide emissions from vermicompost preparation and application phases: Emission factors based on a meta-analysis”为题发表于Applied Soil Ecology (IF = 5.51)。beat365官方网站资源与环境专业2021级硕士研究生张常辉为论文第一作者，陈哲副研究员为通讯作者。原文链接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0929139322003857

图4 蚯蚓堆肥制备和施用阶段影响N₂O排放的生物和非生物因子