冬季覆盖作物对亚热带稻田中颗粒物及与矿物质相关的有机碳的影响存在差异

《Soils and Foundations》：Depth-discrepant impact of winter cover crops on particulate and mineral-associated organic carbon in a subtropical paddy field

亚热带水稻田三年覆盖作物实验表明，冬小麦、苜蓿覆盖较冬闲显著增加总植物碳输入（冬小麦13760 kg C/ha，苜蓿8930 kg C/ha，冬闲6437 kg C/ha），且表层土壤可溶性有机碳（POC）增幅达45%，而深层矿物结合有机碳（MAOC）贡献更显著。

　　

张子涵|杨东桥|卢梦雅|张斌|丁雪莉

中国气象局生态系统碳源与碳汇重点实验室（ECSS-CMA），南京信息科学大学生态与应用气象学院，南京210044，中华人民共和国

研究节选

实验地点

覆盖作物田间实验于2020年11月在中国江苏省堰河镇（北纬33.32′，东经119.50′）启动。该地区具有典型的亚热带季风气候，年平均气温为14.4°C，年平均降水量为956毫米。根据世界土壤资源参考基础（WRB, 2022），该地区的土壤属于“非农业人类土壤”，质地为粉粘壤土，其中粘土含量为20.4%，沙粒含量为8.2%，粉粒含量为71.4%。

实验设置了三种覆盖作物

覆盖作物的碳输入与土壤物理化学性质

经过3年的实验，覆盖作物的种植显著影响了稻田中的总植物碳输入（p < 0.05；表1）。总累积植物碳输入量在冬小麦覆盖下最高（13760 kg C ha?1），其次是毛苕子覆盖（8930 kg C ha?1），最低的是冬季休耕（6437 kg C ha?1）。地上和地下碳的累积量也呈现出类似的模式（冬小麦 > 毛苕子 > 冬季休耕）

覆盖作物对表土中POC的正面影响大于底土

我们注意到覆盖作物对表土和底土中POC积累的影响存在明显差异（图1B）。具体来说，在覆盖作物条件下，表土中的POC净积累量约为45%，而冬季休耕时则没有这种积累。这可能与表土作为碳“热点”有关，因为它通常通过植物凋落物和根系分泌物接收更多的有机物输入（Angst等人，2018年），这一观点得到了我们观察结果的支持，即植物碳输入是

结论

我们的研究表明，冬季覆盖作物在亚热带稻田系统中具有提高土壤有机碳（SOC）封存的巨大潜力，其对颗粒有机碳和矿物相关有机碳的影响因深度和物种而异。总体而言，在覆盖作物系统中，颗粒有机碳在表土中的积累作用更为显著，其中植物碳输入是POC形成的主要驱动力。相反，矿物相关有机碳（MAOC）成为SOC封存的主要贡献者

作者贡献声明

张斌：撰写、审稿与编辑、方法论、数据分析、概念构建。卢梦雅：软件使用、数据分析。丁雪莉：撰写、审稿与编辑、数据验证、监督、资金筹集、概念构建。张子涵：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法论、数据整理、概念构建。杨东桥：资源获取、实验研究。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢江苏省徐淮地区淮阴农业科学研究院的董玉冰博士管理稻田实验并提供土壤样本。本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：42477312）和江苏省自然科学基金（项目编号：BK20250042）的财政支持。