土壤团聚体在固碳和有机碳（SOC）保护中起着关键作用，其稳定性对于农业可持续发展具有重要意义。胡敏酸（HA）作为土壤中主要的有机胶结物质，可以显著影响土壤肥力和结构稳定性。然而，关于长期施肥如何通过改变土壤团聚体水平HA的特性，以影响土壤固碳和团聚体稳定性的理解仍不明晰。

东北地理所黑土保护与利用学科组研究人员利用化肥配施不同量粪肥的长期定位试验，探究了0-20 cm和20-40 cm层土壤团聚体的稳定性和固碳能力，并表征了团聚体中HA的荧光和官能团等结构性质，旨在深入了解长期施肥通过团聚体HA特性提升团聚体稳定性的过程机制。

研究发现，随粪肥施加量的提升，2–0.25 mm 团聚体表现出最突出的固碳能力，其SOC的增速是>2 mm和<0.25 mm团聚体的1.25-2.64倍。另外，长期施肥主要促进了>0.25 mm团聚体中HA的类蛋白质组分向类腐殖质组分转化，并提高其芳香性和分子量（图1）。二维红外相关光谱进一步揭示了粪肥的添加后，20–40 cm土层中>0.053 mm团聚体中HA的羧基优先做出响应，而其余HA中的多糖优先发挥作用。线性拟合模型和偏向最小二乘法路径分析发现，HA的荧光组成主要通过影响0-20 cm土层团聚体的碳固存能力，间接影响团聚体的稳定性；而HA官能团的变化直接影响了20-40 cm土层团聚体的稳定性（图2）。研究结果可以为长期施肥管理下的黑土碳封存提供科学依据。

图1. 粪肥配施化肥下土壤团聚体中胡敏酸（HA）的荧光特征变化，基于三维荧光耦合平行因子分析（EEM-PARAFAC）识别到的三种共有荧光组分（a）及各组分的相对强度（b）

图2. 粪肥配施化肥下土壤团聚体的平均重量直径（MWD）与其衍生的HA不同性质间的线性回归图

研究成果近期发表在农林科学国际期刊Agriculture Ecosystems & Environment（中国科学院一区Top）上。黑土保护与利用学科组特别研究助理朱园辰为论文第一作者，邹文秀研究员为通讯作者。研究得到国家重点研发计划（2022YFD1500100）、中国科学院战略性先导科技专项A类（XDA28070100）、财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系（CARS-04）和中国科学院区域发展青年学者项目（2022-027）共同资助。

论文信息：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.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.agee.2024.109217