我國糧食主產(chǎn)區(qū)主要分布于東部中溫帶至熱帶區(qū)域。我國東部從北到南氣候條件和土壤物理化學(xué)差異極大，其團(tuán)聚體保護(hù)，礦物吸附和微生物合成代謝途徑對土壤有機(jī)碳積累的貢獻(xiàn)和機(jī)制有何差異尚不清楚。剖析不同氣候區(qū)、不同土地利用下長期積累土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性與保護(hù)機(jī)制有助于理解區(qū)域耕地質(zhì)量狀況、提升潛力，發(fā)掘農(nóng)田優(yōu)化管理措施。
中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所流域農(nóng)業(yè)環(huán)境研究中心陳香碧研究員小組從我國東部四個氣候帶（中溫帶、暖溫帶、亞熱帶和熱帶）配對采集典型水田和旱地土壤樣品，采用有機(jī)碳密度和粒徑分級結(jié)合短期同位素示蹤技術(shù)，量化了游離態(tài)顆粒有機(jī)碳、團(tuán)聚體保護(hù)態(tài)有機(jī)碳和游離礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳對土壤長期積累有機(jī)碳的貢獻(xiàn)，分析了微生物合成代謝產(chǎn)物（微生物殘留物）對團(tuán)聚體保護(hù)態(tài)和游離礦物結(jié)合態(tài)碳庫的貢獻(xiàn)，淺析了南方和北方農(nóng)田土壤有機(jī)碳保護(hù)機(jī)制。結(jié)果表明，團(tuán)聚體保護(hù)態(tài)有機(jī)碳對全土有機(jī)碳積累的貢獻(xiàn)從北到南減少，而游離礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率呈遞增趨勢，這主要是因為：1）北方土壤中交換性鈣鎂離子和球囊霉素含量高于南方，該活性離子和真菌代謝物促進(jìn)了團(tuán)聚體的形成；2）南方土壤中DCB提取態(tài)鐵鋁含量高于北方，該活性礦物提升了游離態(tài)礦物對有機(jī)碳的吸附能力；3）北方種植制度為一年1~2季，南方為2~3季，南方高頻率的耕作破壞了土壤團(tuán)聚體。微生物殘體碳對游離礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率從北到南增加，這是因為南方高溫高濕條件下游離態(tài)礦物中微生物殘體碳的合成代謝強(qiáng)度高于北方。據(jù)此得出結(jié)論：我國東部北方農(nóng)田土壤有機(jī)碳積累受團(tuán)聚體保護(hù)主導(dǎo)，南方受礦物保護(hù)主導(dǎo)，且北方微生物合成代謝對有機(jī)碳積累的參與程度弱于南方。該結(jié)論對優(yōu)化區(qū)域農(nóng)田管理措施促進(jìn)土壤有機(jī)碳積累和肥力提升有重要指示意義。
該項研究近期以題為Shifts in organic carbon protection mechanism in agricultural soils across climatic gradients發(fā)表在土壤學(xué)領(lǐng)域一區(qū)期刊Agriculture,Ecosystems & Environment上。該研究得到了湖南省杰出青年科學(xué)基金項目（2024JJ2052），國家自然科學(xué)基金（42377348，42177295，42107366）等項目的共同資助。
南方和北方土壤有機(jī)碳形成與保護(hù)機(jī)制