東北地理所在耕作方式對(duì)黑土膠體碳分布與結(jié)構(gòu)變化影響方面取得進(jìn)展
土壤膠體因其巨大比表面積、較小粒徑以及攜帶大量電荷等特性，展現(xiàn)出優(yōu)異的吸附與遷移能力，是土壤中最活躍的組分之一。它占據(jù)了絕大部分土壤比表面積和表面電荷，從而成為土壤有機(jī)碳（SOC）反應(yīng)與穩(wěn)定的關(guān)鍵位點(diǎn)，對(duì)SOC的固存與穩(wěn)定起著重要調(diào)節(jié)作用。盡管已有大量研究探討了黑土開(kāi)發(fā)與耕作過(guò)程中SOC的轉(zhuǎn)化規(guī)律，但在膠體尺度上對(duì)SOC動(dòng)態(tài)變化的認(rèn)知仍十分有限。為此，黑土有機(jī)碳與保護(hù)性耕作學(xué)科組依托黑土保護(hù)性耕作長(zhǎng)期田間定位試驗(yàn)，采用改進(jìn)的超聲-離心膠體提取法，提取了不同耕作方式與土層深度的土壤膠體，系統(tǒng)測(cè)定了土壤膠體吸附有機(jī)碳（即土壤膠體碳，Ccoll）的垂直分布、膠體中黏土礦物組成以及Ccoll的熱穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)，旨在揭示不同耕作方式對(duì)黑土膠體碳分布與結(jié)構(gòu)變化的影響。
研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)耕作（MP）相比，免耕（NT）顯著降低了土壤剖面（0–30 cm）中的膠體含量（P < 0.05）；同時(shí)，土壤膠體含量均隨土層深度增加而逐漸降低。耕作方式由MP轉(zhuǎn)為NT雖未對(duì)土壤剖面中膠體所攜帶的黏土礦物組成產(chǎn)生明顯影響，但顯著改變了黏土礦物的重新分布格局。NT促進(jìn)了土壤膠體中石英和高嶺石的重新分布（P < 0.05）。耕作方式的轉(zhuǎn)變還導(dǎo)致土壤Ccoll發(fā)生跨深度的重新分布：由MP處理下的相對(duì)均勻分布，轉(zhuǎn)變?yōu)镹T處理下隨深度增加而逐漸上升的趨勢(shì)（P < 0.05），同時(shí)使0–10 cm土層Ccoll含量降低了11.19%–23.72%。NT處理還提高了土壤Ccoll中頑固性組分（Exo2）的比例。
該研究從微觀角度出發(fā)，率先將土壤Ccoll概念引入黑土保護(hù)性耕作領(lǐng)域，通過(guò)膠體尺度的新視角重新闡釋了SOC的賦存機(jī)制，為推廣保護(hù)性耕作提供了理論支撐。研究整合了土壤膠體特征參數(shù)、X射線衍射圖譜、熱重-差示掃描量熱曲線等指標(biāo)，系統(tǒng)比較了不同耕作方式土壤Ccoll的垂直分布及熱穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)變化，闡明了土壤膠體與SOC轉(zhuǎn)化的內(nèi)在機(jī)制聯(lián)系，從而為理解膠體尺度上的SOC穩(wěn)定性提供了新依據(jù)。
相關(guān)成果以“Tillage-induced changes in the distribution and structure of soil colloidal carbon”為題發(fā)表于土壤學(xué)領(lǐng)域國(guó)際主流期刊《Soil & Tillage Research》（IF = 6.8）。論文第一作者為黑土有機(jī)碳與保護(hù)性耕作學(xué)科組已畢業(yè)碩士研究生劉立名，通訊作者為陳學(xué)文副研究員。梁愛(ài)珍研究員、黃丹丹工程師、碩士研究生黃文智（已畢業(yè)）、葉雯昕、焦松巖，土壤微生物與養(yǎng)分循環(huán)學(xué)科組田春杰研究員、山東省黃河三角洲生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室魏守才副教授及開(kāi)羅大學(xué)Mohamed S. Abbas教授等參與了該研究。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作局國(guó)際伙伴計(jì)劃等項(xiàng)目資助。
論文鏈接如下：https://doi.org/10.1016/j.still.2026.107267
附件下載：
吉公網(wǎng)安備22017302000214號(hào)
