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为探究土壤有机碳（SOC）分解温度敏感性（Q10）在表土与底土的差异对土壤发育和 SOC 积累的影响，研究人员对中国慈溪沿海千年水稻土进行研究。发现Q10随土壤发育时间和深度增加，该结果有助于理解土壤碳循环，为预测全球土壤碳平衡提供依据。
在地球的生态系统中，土壤就像一个巨大的 “碳库”，默默储存着大量的碳元素。全球土壤中储存的碳量，比植物生物量中的碳多两倍，比大气中的碳多三倍。可别小瞧了这个 “碳库”，哪怕土壤碳储量发生一点点变化，都可能在全球气候的 “大舞台” 上掀起不小的波澜，影响大气中二氧化碳（
CO2）的浓度，进而推动气候变化的进程。
近年来，全球气候变暖的趋势愈发明显，人们越来越关注一个关键问题：气候变暖会不会加速土壤有机碳（SOC）的分解？一旦加速分解，就可能形成一个恶性循环，温度升高促使 SOC 分解出更多CO2，而更多的CO2又会进一步加剧气候变暖，这就是所谓的 “正反馈”。要想预测未来全球土壤碳平衡的走向，深入了解影响 SOC 分解温度敏感性（Q10，即温度每升高 10℃，SOC 分解增加的倍数）的因素至关重要。然而，目前人们对Q10与碳积累、土壤微生物群落特征等重要因素之间的关系，还知之甚少。
与此同时，土壤的发育过程对土壤的形成和演变起着关键作用，也极大地影响着 SOC 的积累。水稻土在不同的发育阶段，从初期的物质快速沉积，到中期有机碳浓度的持续上升，再到后期土壤结构的优化，其质地、矿物组成和有机碳含量都有显著差异，这些差异又会改变 SOC 的分解动态以及对环境变化的响应。而且，微生物在 SOC 的分解和积累过程中扮演着不可或缺的角色，它们的群落特征变化会影响 SOC 分解的温度响应。但目前关于不同土壤层中r - 和K - 策略微生物的分布及其对温度的响应，还没有明确的答案，这也阻碍了人们对微生物策略如何影响土壤剖面中 SOC 动态变化的理解。
为了解开这些谜团，来自中国的研究人员以位于杭州湾的千年水稻土序列为研究对象，开展了一项意义重大的研究。他们收集了沿时间序列从 0 到 1 米的稻田土壤，通过在依次变化的温度（6 - 30℃）下进行短期土壤培养实验，测定了 SOC 分解的Q10。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。首先是土壤采样技术，在浙江慈溪（30°10′N，121°14′E）的研究区域，采集不同发育阶段和深度的水稻土样本。其次，采用短期土壤培养实验技术，通过改变温度（6 - 30℃）来测定Q10。此外，还运用了分析土壤性质和 SOC 组分的技术，检测土壤的 pH、电导率（EC）、SOC、微生物量碳（MNC）等指标。
土壤性质和 SOC 组分的变化
随着土壤发育时间的增加，土壤的 pH 和 EC 显著下降，而 SOC、MNC、易氧化有机碳（FNC）与 SOC 的比值、总氮（TN）、黏土 + 细粉砂含量以及阳离子交换容量（CEC）则有所上升。在所有土壤剖面中，SOC、MNC 和 FNC/SOC 随深度增加而持续下降。值得注意的是，只有在 1000 年的土壤中，黏土 + 细粉砂含量随深度增加的趋势才较为明显。同时，土壤有机质（SOM）的碳氮比（C/N）随土壤发育时间增加而降低。
不同土壤深度Q10的差异
研究发现，无论土壤发育时间如何，在千年土壤时间序列中，底土 SOC 分解的温度敏感性都明显高于表土。40 厘米以下土壤的Q10值是 0 - 20 厘米土壤的 2 - 3 倍。这一现象可能与表土和底土中微生物底物质量、SOC 形成 / 稳定机制以及微生物特征的差异有关。
底物有效性对Q10的影响
随着土壤发育时间的延长和深度的增加，底物有效性提高，这是导致Q10值升高的重要原因之一。长期的水稻种植使得土壤剖面中细颗粒（黏土和细粉砂）对碳的吸附能力增强，SOC 积累增加，从而提高了底物有效性，进而提升了Q10值。
微生物群落与Q10的关系
在温度高于 20℃时，底土中的微生物群落表现出较低的热耐受性，其代谢商（qCO2）明显更高。而且，底土微生物群落的多样性较低，结构更简单，r - 策略者的比例更高，这些特征可能使它们对气候变暖更加敏感，也在一定程度上影响了Q10值。
研究结论与意义
通过这项研究，研究人员揭示了在 1000 年的水稻种植过程中，随着 SOC 在土壤垂直剖面的积累，其分解的温度敏感性会根据土壤深度和发育时间而发生变化。长期的水稻种植改善了底物有效性，增强了碳对土壤剖面中细颗粒的吸附，使得Q10值随土壤发育而增加。相较于土壤发育时间，土壤深度对Q10值的影响更大。
这一研究成果意义非凡，它让人们对土壤碳循环有了更深入的认识，为预测未来全球土壤碳平衡提供了重要依据。了解不同土壤深度和发育阶段Q10的变化规律，有助于制定更科学合理的土壤管理策略，在应对气候变化的大背景下，更好地保护和利用土壤资源，维持生态系统的稳定。该研究成果发表在《CATENA》上，为相关领域的研究提供了宝贵的参考。
