土壤有机质（SOM）是影响土壤肥力和健康的关键因素，也是陆地最大的碳库，其含量变化与二氧化碳排放关系密切，进而影响全球气候变暖。施肥作为影响SOM含量的重要农田管理措施，受到许多学者的广泛关注，但目前仍缺乏针对不同施肥措施对SOM稳定性影响的研究。
东北地理所黑土保护与利用学科组的科研人员以东北黑土为研究对象，依托长期田间定位试验，系统分析了颗粒态有机质（POM）和矿质结合态有机质（MAOM）组成和占比表征的SOM物理稳定性、SOM化合物组成表征的化学稳定性以及生物稳定性指数（BSI）和矿化速率常数表征的SOM生物稳定性对施肥管理方式的响应。该研究旨在探究不同施肥措施对SOM综合稳定性的影响及调控途径。
研究发现，与不施肥相比，施肥措施主要促进了具有较高活性的POM含量的增加，其中有机物料的施用效果显著优于单一施用化肥，但施肥后降低了MAOM/POM，进而降低了SOM的物理稳定性。另外，长期施肥显著增加了SOM中的芳香化合物、含氮化合物和含硅化合物等稳定成分的含量，提高了SOM的化学稳定性。而针对SOM的生物稳定性，施肥主要促进了SOM中可矿化有机质（ASOM）的形成，提高了SOM的矿化速率常数，降低了SOM的BSI，从而降低了SOM的生物稳定性（图1）。不同施肥措施主要通过提高SOM的化学稳定性而提高了SOM的综合稳定性，而SOM稳定性的变化直接影响了SOM的含量（图2、图3）。研究结果证明，施肥可以提高SOM的综合稳定性，且化肥配施秸秆和化肥配施有机肥的效果明显优于单施化肥。本研究为长期不同施肥管理下SOM稳定性变化及其固存机制提供了科学依据。
图1 不同施肥措施对土壤有机质生物稳定性的影响
图2 不同施肥措施对土壤有机质含量以及综合稳定性的影响
图3 不同施肥措施对土壤有机质稳定性影响的偏最小二乘法路径分析图
相关成果发表在国际农林科学期刊Agronomy上。研究由黑土保护与利用学科组冀雨璇（第一作者）、邹文秀研究员（通讯作者）、赵影等共同完成。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项A类（XDA28070100）、国家重点研发计划（2022YFD1500100）等联合资助。
论文信息：
Ji Y,Zhao Y,Han X,Chen X,Yan J,Lu X,Zhu Y,Zou W*. Effect of Long-Term Fertilization Practices on the Stability of Soil Organic Matter in the Northeast Black Soil Region in China. Agronomy. 2024,14(10):2272.
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