雞糞比廚余垃圾更“養(yǎng)土”？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“土壤碳庫(kù)”的秘密

在氣候變化與糧食安全雙重壓力下，如何提升土壤“固碳力”成為全球農(nóng)業(yè)的焦點(diǎn)。我國(guó)西南大學(xué)團(tuán)隊(duì)近期在《農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程前沿》發(fā)表研究，通過(guò)一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)280天的原位實(shí)驗(yàn)，揭開(kāi)了雞糞與廚余堆肥在土壤中分解的“效率密碼”——雞糞的碳氮保留效率更高，且更易形成穩(wěn)定腐殖質(zhì)，但腐殖化程度越高，碳氮流失反而越嚴(yán)重。這一發(fā)現(xiàn)為有機(jī)肥精準(zhǔn)施用提供了科學(xué)依據(jù)。

“土壤碳庫(kù)”的秘密：分解與保存的博弈

土壤有機(jī)碳（SOC）是土壤健康的核心指標(biāo)，既能緩解溫室效應(yīng)，又能提升作物產(chǎn)量。此前研究認(rèn)為，持續(xù)施用有機(jī)肥是增加SOC的關(guān)鍵，但不同有機(jī)肥的“固碳效率”差異顯著。例如，秸稈還田的碳保留率可達(dá)40%，而禽類(lèi)糞便僅23%。這種差異源于有機(jī)肥分解的兩個(gè)關(guān)鍵過(guò)程：礦化作用（微生物分解有機(jī)物釋放二氧化碳和養(yǎng)分）和腐殖化（有機(jī)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)）。

西南大學(xué)團(tuán)隊(duì)以雞糞（CM）和廚余堆肥（KW）為對(duì)象，模擬其在紫色土中的分解過(guò)程。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩種有機(jī)肥的初始質(zhì)量在28天內(nèi)流失超50%，碳和氮的損失分別達(dá)64%-72%和62%-85%?！熬拖駨N房剩飯快速腐爛一樣，易分解的碳水化合物和蛋白質(zhì)是初期流失的主力?！闭撐耐ㄓ嵶髡咝と唤忉?。

腐殖化雙刃劍：碳氮保存的“意外陷阱”

盡管分解速度相近，兩種有機(jī)肥的“命運(yùn)”卻大不相同。雞糞的碳氮保留效率顯著高于廚余堆肥，且在腐殖化過(guò)程中形成更多腐殖酸（HAs）和腐殖質(zhì)（HS）。腐殖質(zhì)相當(dāng)于土壤的“永久保存庫(kù)”，但研究發(fā)現(xiàn)，腐殖化程度越高，碳氮流失反而越嚴(yán)重。例如，雞糞的腐殖化指數(shù)（HI）比廚余堆肥高15%，但其碳損失率也高出8%。

“腐殖化需要消耗大量前體物質(zhì)，比如糖類(lèi)和氨基酸，這些物質(zhì)在反應(yīng)中會(huì)釋放二氧化碳?！毙と槐硎尽?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，雞糞處理組的還原糖含量始終穩(wěn)定在10克/千克，而廚余堆肥的還原糖先降后升，表明其腐殖化過(guò)程更依賴(lài)微生物代謝的動(dòng)態(tài)平衡。

微生物的“分工協(xié)作”：誰(shuí)在主導(dǎo)分解？

研究進(jìn)一步分析了土壤微生物群落的演變。在分解初期，放線(xiàn)菌門(mén)和厚壁菌門(mén)主導(dǎo)易分解有機(jī)物的降解；隨著腐殖化進(jìn)程，變形菌門(mén)和酸桿菌門(mén)的比例上升，它們更擅長(zhǎng)分解木質(zhì)纖維素等復(fù)雜物質(zhì)。有趣的是，雞糞處理組的真菌多樣性持續(xù)增加，尤其是擔(dān)子菌門(mén)，這類(lèi)真菌能合成酶分解頑固有機(jī)物，推動(dòng)腐殖質(zhì)形成。

“微生物就像土壤中的‘施工隊(duì)’，不同階段需要不同工種的配合?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)通過(guò)結(jié)構(gòu)方程模型發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥的碳氮比（C:N）是腐殖化的核心驅(qū)動(dòng)力。雞糞的C:N為4.89，廚余堆肥為16.8，低C:N更利于微生物快速代謝，但也加速了碳氮釋放。

農(nóng)業(yè)固碳的未來(lái)：精準(zhǔn)調(diào)控有機(jī)肥

研究為有機(jī)肥應(yīng)用提供了新思路：高腐殖化不等于高效固碳。例如，雞糞雖能形成更多腐殖質(zhì)，但需控制用量以避免過(guò)度分解；廚余堆肥分解較慢，適合作為長(zhǎng)期碳源。此外，調(diào)控土壤微生物群落結(jié)構(gòu)可能成為提升固碳效率的關(guān)鍵。

“這項(xiàng)研究像是一本‘有機(jī)肥使用說(shuō)明書(shū)’。”未參與研究的土壤學(xué)家評(píng)論稱(chēng)，“未來(lái)若能結(jié)合田間試驗(yàn)驗(yàn)證，將助力我國(guó)農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型?！?/p>

注意：封面圖來(lái)自新華社