《Agriculture》：Factors Regulating Aggregate Stability and Soil Organic Carbon Accumulation Capacity in Abandoned Grasslands Under Combined Fertilization
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弃耕草地构成了天然草地恢复过程中的关键过渡阶段，土壤有机碳（SOC）动态主导着区域碳汇功能的重建。然而，在施肥干预下，弃耕草地中团聚体相关SOC的形成与稳定机制仍鲜为人知。研究人员采用空间代时间法，在巴音布鲁克地区弃耕12年（12a）和31年（31a）的草地中
弃耕草地构成了天然草地恢复过程中的关键过渡阶段，土壤有机碳（SOC）动态主导着区域碳汇功能的重建。然而，在施肥干预下，弃耕草地中团聚体相关SOC的形成与稳定机制仍鲜为人知。研究人员采用空间代时间法，在巴音布鲁克地区弃耕12年（12a）和31年（31a）的草地中开展了一项为期一年的原位施肥控制实验。无机-有机配施（NOF）包括有机肥（OF，羊粪）和无机氮肥（NF）。研究人员测定了不同施肥处理下的团聚体稳定性、球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）及土壤SOC积累情况。与不施肥（CK）相比，NOF在12a和31a草地中显著提高了机械稳定和水稳性团聚体的平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD），增幅分别为8.45–15.91%和27.41–41.96%。与CK相比，NOF显著降低了团聚体破坏率（PAD），在12a和31a分别降低52.09%和45.92%。SOC主要积累在大团聚体（LAs）和小团聚体（SAs）中，且团聚体结合态SOC随粒径减小而下降。与CK相比，OF显著提高了整体SOC含量，在12a和31a分别提高12.53%和13.97%；OF还显著增加了大团聚体中总球囊霉素相关土壤蛋白（T-GRSP）和易提取球囊霉素相关土壤蛋白（EE-GRSP）含量，在12a和31a弃耕草地中增幅分别为17.94–20.91%和30.11–38.96%。大团聚体是SOC和T-GRSP的主要储存库。施肥，尤其是有机-无机配施，显著促进了SOC和GRSP的积累，并提高大团聚体对SOC的贡献。GRSP与SOC及团聚体稳定性呈极显著正相关。草地弃耕显著增强了GRSP与SOC之间的耦合关系。有机-无机配施可改善土壤结构和团聚体稳定性，而单施有机肥可在短期内快速提高土壤SOC浓度。总之，所有含有机投入的施肥处理均能促进弃耕草地SOC积累，这对退化草地恢复大有裨益。
在半干旱和干旱地区，大规模生态恢复工程使弃耕人工草地成为自然恢复的关键过渡阶段，其土壤有机碳（SOC）动态主导区域碳汇功能重建。团聚体稳定性作为SOC分解速率的关键调节因子，通过物理保护决定碳固存效率。已有研究表明，随弃耕年限增加，SOC积累呈阶段性特征，但自然恢复进程缓慢，碳固存效率有限，因此亟需人为干预。施肥是调节退化草地SOC积累和土壤结构的有效措施，然而施肥干预下弃耕草地团聚体相关SOC的形成与稳定机制，以及球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）在不同团聚体粒级中的分布及其随演替阶段的变化规律仍不清楚。为此，研究人员开展本研究，旨在阐明施肥通过调节土壤理化性质和GRSP影响团聚体稳定性与SOC积累的传递机制，为弃耕草地阶段性养分管理和碳汇增强提供理论依据。
研究人员利用空间代时间法，在新疆巴音布鲁克地区选取弃耕12年（12a）和31年（31a）的草地作为样本队列，设置不施肥（CK）、单施无机氮肥（NF）、单施有机肥（OF）、无机-有机配施（NOF）四种处理，每处理5个重复，开展一年原位施肥控制实验。采集0–30 cm土壤样品，通过干筛和湿筛法分离大团聚体（LAs）、小团聚体（SAs）、微团聚体（Mi）和粉黏粒（S+C），计算平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和团聚体破坏率（PAD）；测定各粒级SOC、T-GRSP和EE-GRSP含量，并分析土壤理化性质。采用方差分析、Pearson相关分析和冗余分析（RDA）揭示施肥、弃耕年限与团聚体稳定性及SOC累积的关系。
**3.1 土壤基础理化性质的分异特征**
通过对比不同施肥处理和弃耕年限下的土壤理化指标，研究人员发现，与CK相比，OF显著提高土壤容重（BD）4.45%（12a）和5.43%（31a），而pH无显著处理间差异；OF显著提高SOC（2.41%和6.22%）和全氮（TN，20.08%和43.37%），但降低碳氮比（C/N）；NOF则提高全磷（TP）、全钾（TK）和速效钾（AK）；NF显著降低速效磷（AP）。随弃耕年限延长，TN增加，C/N和AK下降。这表明施肥和弃耕演替共同调控土壤养分平衡。
**3.2 土壤团聚体的分布特征与稳定性**
通过干筛和湿筛法测定团聚体粒级分布及稳定性指标，发现大团聚体（LAs）在土壤中占主导。与CK相比，NOF显著提高机械稳定和水稳性LAs比例，降低粉黏粒（S+C）比例；同时显著提高机械稳定和水稳性MWD（8.45%和13.33% vs. 9.51%和15.91%）及GMD（27.41%和30.34% vs. 35.86%和41.96%），并显著降低PAD（52.09%和45.92%）。说明配施通过有机-无机协同胶结作用促进大团聚体形成，增强土壤结构稳定性。
**3.3 土壤团聚体中SOC和GRSP的浓度**
通过测定各粒级团聚体中SOC和GRSP组分，发现SOC主要积累于LAs和SAs，且随粒径减小而下降。各施肥处理下SOC和GRSP含量排序均为OF>NOF>NF>CK；OF显著提高整体SOC（12.53%和13.97%）以及大团聚体中T-GRSP（17.94%和20.91%）和EE-GRSP（30.11%和38.96%）。大团聚体是SOC和T-GRSP的主要存储库，配施进一步提高了大团聚体对SOC的贡献。这表明有机投入促进GRSP合成并强化大团聚体碳储存能力。
**3.4 GRSP、土壤理化性质与团聚体稳定性之间的关系**
通过线性回归和Pearson相关分析，研究人员发现各粒级GRSP（EE-GRSP和T-GRSP）与SOC均呈极显著正相关，且随弃耕年限延长，回归拟合R
2增大；MWD和GMD与GRSP正相关，其中大团聚体GRSP与稳定性指标的相关性最强。RDA分析显示，OF和NOF处理与土壤有效养分、GRSP和团聚体稳定性指标紧密关联，而NF在31a时与GRSP及稳定性呈负相关。这说明GRSP是连接施肥、养分供应与团聚体稳定的关键胶结物质，且其调控作用具有弃耕阶段依赖性。
讨论指出，弃耕年限延长会加速土壤组分分解并改善土壤结构，但自然废弃会导致有效养分耗竭和C/N失衡，限制持续固碳。施肥，尤其配施，通过提供有机胶结底物和平衡养分，刺激GRSP产生，促进微团聚体向大团聚体转化，提高团聚体稳定性并物理保护SOC，形成GRSP产生-团聚体形成-SOC积累的正反馈。单施有机肥能快速提升SOC浓度，但对矿物养分供应不足，导致其对团聚体稳定性改善有限；而配施通过养分互补更有效优化团聚体结构。研究结论表明，在12a和31a弃耕草地中，NOF显著增加MWD和GMD并降低PAD，改善水稳性团聚体结构；施肥提高GRSP浓度，增加大团聚体形成和SOC积累，31a样地响应更强；GRSP主要富集于大团聚体，惰性T-GRSP维持潜在SOC稳定性，活性EE-GRSP促进颗粒胶结；GRSP与SOC、养分有效性及团聚体稳定性正相关，且随弃耕年限增加而增强。因此，NOF和OF被推荐为弃耕草地短期恢复的优先管理措施，尤其对于12a弃耕样地。未来需进行长期多年原位监测以验证瞬时观测结果。总之，合理的有机-无机配施为退化半干旱草地加速土壤恢复和碳汇增强提供了可行途径。
