中性至碱性土壤有机质稳定性与组成的调控机制：印度-恒河平原表土与底土的跨区域研究

为解决中性至碱性土壤有机碳（SOC）稳定性机制不清的问题，研究人员通过分析印度-恒河平原（IGP）12个站点的表土与底土，结合SOM（土壤有机质）分馏、热解-GC/MS等技术，揭示了活性Al/Fe（草酸盐提取态）是调控SOC长期稳定的关键因子，农业活动显著减少表土轻质碳（38%）和中间碳库（34%），为热带-亚热带地区土壤碳管理提供了理论依据。

　　

在热带至亚热带广袤的中性至碱性土壤区，土壤有机碳（SOC）含量普遍偏低，这一问题长期制约着农业可持续发展和碳汇潜力。印度-恒河平原（IGP）作为全球重要的粮食产区，其土壤SOC均值仅4.2±0.9 g kg^?1
，但调控机制尚不明确。传统观点认为黏土矿物或钙镁离子（Ca²⁺
/Mg²⁺
）是SOC稳定的主导因素，然而在干燥气候与高pH条件下，这些机制的效力可能被削弱。更棘手的是，农业活动加剧了表土碳流失，但底土碳库的动态规律仍属空白。

为破解这一难题，国外研究团队联合印度农业研究机构，选取IGP上、中、下游12个站点的森林与农田配对样本，创新性地将土壤孵育实验（196天）、三库动力学模型（labile/intermediate/stable pools）与热解气相色谱-质谱（pyrolysis-GC/MS）联用，首次系统揭示了活性铝铁（oxalate-extractable Al/Fe）在中性至碱性土壤中的核心作用。

关键技术方法
研究采用多尺度技术组合：1）SOM物理-化学分馏分离轻质组分与矿质结合态有机质（MAOM）；2）三库动力学模型拟合呼吸曲线量化碳库周转；3）热解-GC/MS解析分子组成；4）同步测定pH、阳离子交换量（CEC）、活性Al/Fe等23项指标。样本覆盖IGP三种气候带（半干旱至湿润季风区）的表土（0-15 cm）与底土（30-60 cm）。

研究结果
1. 气候与土壤特性
上游至下游随海拔降低，年均降水（MAP）与蒸发潜力（EP）显著增加（P<0.01），土壤pH从9.9降至6.2。活性Al/Fe在底土中占比更高，且与SOC呈显著正相关（r_s
=0.52^**
）。

2. SOM分馏与碳库特征
中间碳库（intermediate pool）占SOC总量的51-67%，其稳定性与MAOM碳（r=0.78^*
）和活性Al/Fe（r=0.69^*
）高度相关。农业活动使表土轻质碳下降38%，但对底土无显著影响。

3. 分子组成与降解信号
热解-GC/MS检测到大量含氮化合物（如吡咯类），表明高pH下微生物降解剧烈。干燥区样本的芳香族物质占比低于湿润区15%，印证了活性Al/Fe不足导致的保护缺失。

结论与意义
该研究颠覆了传统认知，证明在中性至碱性环境中：1）活性Al/Fe（而非Ca²⁺
或黏土）是SOC长期稳定的“守门人”；2）底土因碳饱和程度低，Al/Fe结合碳的效率更高；3）农业活动仅削弱表土中间碳库。这一发现为IGP等地区设计“碳友好型”农艺措施（如添加富铁改良剂）提供了精准靶点，同时提示全球碳模型需纳入pH-Al/Fe耦合机制。论文发表于《CATENA》，为热带土壤碳管理树立了新范式。