中国东北风蚀区土壤有机质粒径分异的空间分布特征及其生态意义

针对风蚀区土壤有机质(SOM)流失量计算偏差问题，研究人员通过40个样点的粒径分级(0-880 μm)实验，构建了基于SOMbulk、黏粒含量(CLAY)和温度(T)的预测模型，揭示SOM在300-400 μm粒径出现最低值(16.07%区域SOM<30 g·kg-1)，而400-880 μm因团聚体作用在半湿润区回升至43.57%的独特分布规律，为精准量化风蚀碳损失提供新范式。

　　

在中国东北广袤的风蚀区，每年春季肆虐的西北风不仅卷走表层沃土，更带走了维系土壤健康的宝贵财富——土壤有机质(SOM)。传统评估方法简单采用源区混合土样的SOM值计算流失量，就像用平均数衡量贫富差距，难以反映真实情况。问题的关键在于：不同大小的土壤颗粒如同形态各异的"运输车"，搭载的SOM含量差异显著——细颗粒凭借巨大比表面积能吸附更多有机质，而半湿润区的土壤团聚体则像精密的"收纳盒"，在较大粒径中意外锁住了更多SOM。这种粒径分异特性使得风蚀碳损失的量化成为生态学界的"哥德巴赫猜想"。

中国科学院生态环境研究中心的研究团队在《CATENA》发表的研究破解了这一难题。他们采集40个样点的土壤，通过干筛法分离出8个粒径级(0-880 μm)，构建了首个融合SOM_bulk、黏粒含量(CLAY)和温度(T)三要素的预测模型体系。这项研究如同给风蚀区土壤拍了一套"CT扫描"，清晰呈现出：当粒径从0-63 μm增大到300-400 μm时，SOM>30 g·kg^-1的区域从45.44%锐减至16.07%，而在呼伦贝尔西部等风蚀强烈区，SOM<10 g·kg^-1的比例激增2.6倍；令人意外的是，400-880 μm粒径的SOM在通辽等半湿润区逆势回升，揭示出团聚体对有机质的保护机制。

关键技术包括：(1)建立覆盖6.66×10⁵ km²的东北风蚀区采样网络；(2)采用Royston检验筛选预测因子；(3)基于R²>0.75的稳健模型进行空间模拟。

【预测模型】通过多变量相关性分析发现，所有粒径的SOM与SOM_{bulk的相关系数达0.87-0.98(P<0.01)，结合CLAY和T构建的模型可解释75%以上变异，其中63-100 μm粒径模型R²最高(0.96)。}

【空间分布】模拟显示：0-63 μm粒径SOM高值区(>20 g·kg^-1)占77.89%，而300-400 μm骤降至37.96%；400-880 μm粒径在科尔沁沙地等区域出现显著回升，印证"团聚体庇护效应"。

【讨论与结论】该研究首次绘制了多粒径SOM空间图谱，揭示风蚀选择性搬运导致西辽河流域出现SOM"粒径断层"。这不仅修正了传统碳损失估算偏差，更指出半湿润区团聚体形成是风蚀防治的新靶点。正如Xintong Wu团队强调的，该成果为《巴黎协定》框架下的陆地碳汇评估提供了粒径尺度的解析工具，对东北黑土保护具有战略意义。