東北地理所在長期糞肥和化肥配施提升土壤團聚體穩定性方面取得進展
土壤團聚體在固碳和有機碳（SOC）保護中起著關鍵作用，其穩定性對于農業可持續發展具有重要意義。胡敏酸（HA）作為土壤中主要的有機膠結物質，可以顯著影響土壤肥力和結構穩定性。然而，關于長期施肥如何通過改變土壤團聚體水平HA的特性，以影響土壤固碳和團聚體穩定性的理解仍不明晰。
東北地理所黑土保護與利用學科組研究人員利用化肥配施不同量糞肥的長期定位試驗，探究了0-20 cm和20-40 cm層土壤團聚體的穩定性和固碳能力，并表征了團聚體中HA的熒光和官能團等結構性質，旨在深入了解長期施肥通過團聚體HA特性提升團聚體穩定性的過程機制。
研究發現，隨糞肥施加量的提升，2–0.25 mm 團聚體表現出最突出的固碳能力，其SOC的增速是>2 mm和<0.25 mm團聚體的1.25-2.64倍。另外，長期施肥主要促進了>0.25 mm團聚體中HA的類蛋白質組分向類腐殖質組分轉化，并提高其芳香性和分子量（圖1）。二維紅外相關光譜進一步揭示了糞肥的添加后，20–40 cm土層中>0.053 mm團聚體中HA的羧基優先做出響應，而其余HA中的多糖優先發揮作用。線性擬合模型和偏向最小二乘法路徑分析發現，HA的熒光組成主要通過影響0-20 cm土層團聚體的碳固存能力，間接影響團聚體的穩定性；而HA官能團的變化直接影響了20-40 cm土層團聚體的穩定性（圖2）。研究結果可以為長期施肥管理下的黑土碳封存提供科學依據。
圖1. 糞肥配施化肥下土壤團聚體中胡敏酸（HA）的熒光特征變化，基于三維熒光耦合平行因子分析（EEM-PARAFAC）識別到的三種共有熒光組分（a）及各組分的相對強度（b）
圖2. 糞肥配施化肥下土壤團聚體的平均重量直徑（MWD）與其衍生的HA不同性質間的線性回歸圖
研究成果近期發表在農林科學國際期刊Agriculture Ecosystems & Environment（中國科學院一區Top）上。黑土保護與利用學科組特別研究助理朱園辰為論文第一作者，鄒文秀研究員為通訊作者。研究得到國家重點研發計劃（2022YFD1500100）、中國科學院戰略性先導科技專項A類（XDA28070100）、財政部和農業農村部：國家現代農業產業技術體系（CARS-04）和中國科學院區域發展青年學者項目（2022-027）共同資助。
論文信息：Zhu Yuanchen,Zhang Min,Han Xiaozeng,Lu Xinchun,Chen Xu,Feng Haoliang,Wu Zhimin,Liu Chunzhu,Yan Jun,Zou Wenxiu. Evaluation of the soil aggregate stability under long term manure and chemical fertilizer applications: Insights from organic carbon and humic acid structure in aggregates. Agriculture,Ecosystems & Environment,2024,376,109217.
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