保护性耕作通过调节矿物质介导的团聚体稳定性和碳化学过程来增加碳储存量

《European Journal of Soil Science》：Conservation Tillage Increases Carbon Storage by Regulating Mineral-Mediated Aggregate Stability and Carbon Chemistry

保护性耕作显著提升不同土壤类型有机碳固存率及团聚体稳定性，矿物-有机碳协同作用增强碳保护，钙铁含量高的土壤响应更显著。

　　

摘要

为了提高土壤有机碳（SOC）的储存量并减缓气候变化，人们越来越鼓励广泛采用保护性耕作措施。然而，土壤质地和矿物成分导致保护性耕作下SOC的变化情况各不相同。目前对于矿物质和有机碳组成在土壤团聚体形成及SOC稳定中的作用仍了解不足。本研究评估了保护性耕作（免耕并施用秸秆，NTS）与传统耕作（耕作并移除秸秆，CT）对Phaeozems、Calcaric Cambisols和Calcic Luvisols三种土壤类型中碳储存的长期影响。与CT相比，NTS在不同土壤类型中使年平均碳封存率提高了15.3%–76.7%，SOC储存量增加了10.2%–28.4%。NTS还增加了大团聚体的比例和平均重量直径（MWD），从而使得与大团聚体相关的SOC和总氮（TN）含量增加了17.8%–28.3%。值得注意的是，在NTS处理下，土壤整体及大团聚体中的芳香碳/脂肪碳比例上升，这一现象与较高的无定形铁（Feo）含量、Ca²⁺浓度和比表面积呈正相关。Phaeozems土壤表现出最高的SOC储存量，同时也具有较高的Feo和Ca²⁺含量以及芳香碳/脂肪碳比例。然而，NTS在Calcaric Cambisols中显著提高了MWD和SOC储存量，在Calcic Luvisols中则显著增强了微生物生物量碳的含量。PLS-PM分析表明，虽然芳香碳/脂肪碳比例直接增强了土壤团聚体的稳定性，但Feo和Ca²⁺通过促进芳香碳和多糖碳的结合间接提升了MWD。总体而言，保护性耕作促进了Feo和Ca²⁺与SOC功能基团的结合，从而增强了土壤团聚体的形成及SOC的物理化学保护作用，其中钙质土壤的反应更为明显。

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