東北地理所在秸稈還田調控土壤團聚體孔隙結構及其固碳機制方面取得進展
土壤團聚體作為調控土壤過程的關鍵因子，其內部復雜的孔隙網絡結構對土壤有機碳（SOC）固存以及土壤穩定性有著重要的作用。特別是土壤團聚體不同粒徑和密度組分中碳氮含量的變化與團聚體內部孔隙結構特征之間存在密切聯系。然而，對微米級土壤孔隙網絡與有機碳組分動態耦合機制的解析尚未深入。
東北地理所黑土保護與利用學科組研究人員以2011年在東北黑土區建立的秸稈還田試驗為研究對象，利用團聚體分級、密度分組和計算機斷層掃描技術探討了不同團聚體粒徑及其密度組分中SOC和全氮（TN）的含量以及3-5 mm團聚體內孔隙結構特征變化。結果發現，秸稈還田可以顯著提高團聚體不同組分中的碳氮含量，通過促進團聚體形成與穩定性，最終改善孔隙結構（圖1）。具體表現為>100 μm孔隙的比例、孔隙度及各形狀參數（各向異性、圓度、連通性和分形維數）顯著增加，而總孔隙數顯著降低。團聚體孔隙形態與分布的改善主得益于團聚體輕組和重組碳氮的增加，團聚體內部孔隙網絡重構的同時實現了碳氮協同固存（圖2），為解析秸稈還田條件下團聚體碳氮固存與孔隙特征的互作機制提供了新認知。
圖1秸稈還田對團聚體內碳氮含量以及孔隙結構影響的結構方程模型
圖2 秸稈還田對團聚體內碳氮含量以及孔隙結構影響的概念圖
研究成果近期發表在國際農林科學一區期刊Journal of Integrative Agriculture上。黑土保護與利用學科組在讀博士研究生趙影為論文第一作者，陳旭助理研究員為通訊作者。該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）以及財政部和農業農村部：國家現代農業產業技術體系（CARS04）等聯合資助。
論文信息：
Zhao Ying,Han Xiaozeng,Qiu Chen,Zou Wenxiu,Lu Xinchun,Yan Jun,Chen Xu*. The enhancements of pore morphology and size distribution by straw return are mediated by increases in aggregate-associated carbon and nitrogen. Journal of Integrative Agriculture,2025,24(4),1562-1576.
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.08.003
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吉公網安備22017302000214號
