氧化土（Oxisols）中总有机碳（Total Organic C）、颗粒态碳（Particulate C）和矿物相关碳组分（Mineral-associated C）与强度指标之间的相关性

《Soil Science Society of America Journal》：Correlation of total organic C, particulate and mineral-associated C fractions with strength indicators in Oxisols

本研究对比了两种巴西氧化土（sandy clay loam和sandy clay）在不同土地利用下的土壤机械强度。通过物理分馏有机碳（POC和MAOC）并测量拉伸强度、穿透阻力等指标，结合路径分析发现：MAOC在较砂质土壤中显著提升拉伸强度，而有机碳整体增加穿透阻力，但对压缩性指标影响有限。结论指出，有机碳的长期积累可增强结构稳定性，但需注意其对土壤压缩性的影响。

　　土壤碳含量在土壤结构稳定性及物理特性中扮演着关键角色，尤其在不同土地利用方式和土壤类型下，其对土壤强度指标的影响呈现出复杂而多样的模式。本文通过研究两种热带土壤（沙壤黏土和沙黏土）中总有机碳及其物理分组（颗粒有机碳 [POC] 和矿物结合有机碳 [MAOC]）与土壤强度之间的关系，揭示了土壤碳对土壤机械性能的影响机制。

土壤强度是土壤体或单个土壤团聚体在承受外力时保持结构完整性的能力，包括抗拉、抗压和抗穿透等表现。在农业土壤中，土壤强度主要来源于团聚体形成过程中各种力的平衡，这些力包括促进团聚体形成的因素和导致团聚体破碎或结构破坏的因素。当土壤所受的应力超过其自身的强度时，土壤就会发生破坏，这在农业实践中可能引发土壤压实问题，影响作物生长。因此，研究土壤碳如何通过影响土壤团聚体稳定性，进而影响土壤的抗压和抗穿透能力，具有重要的实际意义。

在实验中，研究者对两种巴西红壤（Oxisols）进行了采样，分别位于巴西的南方和东南部。选取了三种不同的土地利用类型，包括天然林（NF）、综合种植与畜牧系统（ICL）和草地（PA），用于分析土壤碳含量变化对土壤强度指标的影响。结果表明，PA土地利用下的土壤总有机碳含量最高，其中 MAOC 的平均值在 SC 土壤（沙黏土）中显著高于 SCL 土壤（沙壤黏土），而 POC 则在 SCL 土壤中更为显著。这说明在不同土壤质地中，有机碳的不同组分可能对土壤结构产生不同的影响。

对于土壤强度指标，研究发现 MAOC 对 SCL 土壤的抗拉强度有显著的正相关，而在 SC 土壤中，所有有机碳组分（C、POC 和 MAOC）均与抗拉强度呈正相关。然而，MAOC 的影响在 SCL 土壤中部分依赖于土壤容重（BD），即土壤容重在其中起到了中介作用。这表明，虽然 MAOC 本身具有较强的稳定性，但其对土壤强度的贡献可能受到其他物理因素的调控，尤其是在土壤容重变化较大的情况下。

在土壤抗穿透阻力（SPR）方面，研究发现有机碳的增加与 SPR 呈正相关，但其影响在 SCL 土壤中部分通过土壤水分和容重间接实现。而在 SC 土壤中，SPR 的变化则主要由水分含量的减少所驱动，这表明不同土壤类型下，土壤碳对 SPR 的影响机制存在差异。总体而言，SPR 显示出与土壤碳的显著关联，但这种关联可能受到土壤容重和水分含量的调节，从而影响土壤的抗压能力。

对于土壤压缩指数（λ），研究发现其在 SC 土壤中与 MAOC 显著负相关，而在 SCL 土壤中则未观察到类似的关联。这表明，在沙黏土土壤中，MAOC 的存在可能降低土壤压缩性，而在沙壤黏土土壤中，土壤压缩性主要由其他物理因素（如土壤容重和水分）决定。这些发现进一步表明，土壤碳在增强土壤结构稳定性方面的作用，可能在不同土壤类型中呈现出不同的表现形式。

此外，研究还发现土壤容重和水分含量在土壤强度指标中起着重要的中介作用。例如，在 SCL 土壤中，土壤容重和水分含量对 SPR 的影响显著，而在 SC 土壤中，水分含量则对 SPR 的变化起主导作用。这说明，土壤碳对土壤强度的促进作用，可能受到土壤容重和水分含量的调控，因此在土壤管理中需要综合考虑这些因素。

综上所述，土壤碳的增加在一定程度上有助于提高土壤团聚体的抗拉强度和抗穿透阻力，但对土壤压缩性的影响有限。这意味着，尽管土壤碳能够改善土壤结构稳定性，促进土壤的长期抗压能力，但在某些情况下，其可能不会显著降低土壤压实风险。因此，理解土壤碳在不同土地利用方式和土壤类型下的作用机制，对于优化土壤管理、减少土壤压实带来的负面影响，具有重要的指导意义。此外，土壤碳的物理分组（POC 和 MAOC）在土壤强度的形成过程中可能具有不同的贡献，而这些贡献又受到土壤容重和水分含量的调控，表明土壤碳与土壤物理特性的关系是多方面的，需要通过系统的研究来进一步明确。