中国农业大学土地学院王祥教授团队揭示团聚作用对坡地土壤碳矿化与激发效应的差异化调控机制

近日，土地科学与技术学院王祥教授团队在坡地土壤碳稳定性及其微生物调控机制研究方面取得进展。研究揭示了土壤团聚体破坏对侵蚀区与沉积区土壤有机碳矿化及激发效应的差异化影响，为深入理解土壤侵蚀背景下有机碳稳定机制及退化农田土壤碳保护提供了新的科学依据。相关成果以Aggregate disruption drives contrasting soil carbon mineralization and priming across an agricultural Mollisol catena为题，在土壤学领域国际知名期刊《土壤生物学与生物化学》（Soil Biology and Biochemistry）发表。

土壤团聚体是维持土壤结构稳定和有机碳物理保护的重要载体。土壤侵蚀与沉积过程通过改变团聚体结构、有机碳分布及微生物生境，影响坡地土壤碳循环。然而，团聚体结构破坏如何影响不同坡位和土层的有机碳矿化过程，以及如何调控外源新鲜碳输入引起的激发效应，仍缺乏系统认识。该研究以东北黑土区农田侵蚀区和沉积区的表层及深层土壤为对象，结合团聚体破碎实验和¹³C同位素示踪技术，探究了土壤结构破坏对有机碳矿化及激发效应的影响。

研究发现，团聚体破坏对土壤有机碳矿化的影响具有显著的坡位和土层差异。在表层土壤中，团聚体破坏抑制了侵蚀区土壤有机碳矿化，却促进了沉积区土壤有机碳矿化；相比之下，深层土壤的累积矿化量对结构破坏的响应相对较弱。矿化动力学分析进一步表明，团聚体破坏普遍加快了有机碳的早期周转速率，同时降低了潜在可矿化碳库容量，说明土壤结构扰动对有机碳稳定性的影响不仅取决于物理保护作用，还受到侵蚀—沉积历史及土壤深度的共同调控。结合¹³C标记葡萄糖示踪发现，团聚体破坏显著降低了土壤微生物量碳及微生物碳利用效率，并改变了新鲜碳输入引起的土壤有机碳激发效应。在侵蚀区表层土壤中，团聚体破坏增强了正激发效应，促进原有土壤有机碳分解；而在沉积区表层土壤中，团聚体破坏则诱导了明显的负激发效应。研究揭示了侵蚀—沉积过程形成的土壤差异如何通过结构保护与微生物碳利用策略共同调控有机碳稳定性，为侵蚀退化农田土壤碳保护与管理提供了科学参考。

不同坡位和土层中土壤团聚体破坏对有机碳矿化过程及矿化动力学参数的影响

¹³C标记葡萄糖添加后，不同坡位和土层土壤有机碳矿化及激发效应的变化

土地科学与技术学院博士研究生闫雨欣为论文第一作者，土地科学与技术学院王祥教授及已毕业博士生、东北农业大学资源与环境学院讲师王梓为论文共同通讯作者。课题组博士研究生彭钰梅和石佳、硕士研究生张子赟参与了研究工作。该研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。