合作文章丨川农何淑勤、郑子成教授团队Water Research：长期施肥制度减轻了农业土壤渗滤液中溶解有机质的浸出并改变了其化学多样性
日期：
2026-04-14
标签:
Longlong An, Shuqin He, Xin Song, Zicheng Zheng, T
期刊：Water Research（1区，12.4）
作者：Longlong An, Shuqin He, Xin Song, Zicheng Zheng, Tingxuan Li, Le Ha
单位：1. 四川农业大学资源学院；2. 四川农业大学林学院；3. 成都栢晖生物科技有限公司；4. 中国农业大学土地科学与技术学院，农业农村部华北耕地保育重点实验室
近日，四川农业大学资源学院何淑勤、郑子成教授团队在Water Research上发表了题为“Long-term fertilization regimes mitigate dissolved organic matter leaching and alter its chemodiversity in agricultural soil leachate”的研究论文（DOI: 10.1016/j.watres.2026.125762）。该研究基于长达10年的田间定位试验，结合土柱淋溶实验、光谱分析（EEM-PARAFAC）和超高分辨质谱（FT-ICR MS）技术，系统揭示了长期有机肥与秸秆配施（CFOS）对紫色土坡耕地土壤溶解性有机质（DOM）淋溶行为及化学多样性的调控机制。该研究为通过合理施肥实现“增碳减排”的农业可持续发展提供了坚实的理论依据性。
土壤溶解性有机质（DOM）是陆地碳库中最活跃的组分，其淋溶迁移不仅造成土壤碳损失，还可能引发水体污染。长期施肥，尤其是有机肥和秸秆还田，已被证实能显著提升土壤有机碳储量，但其对DOM淋溶的影响却存在争议——部分研究表明有机物料输入会加剧DOM损失，形成“增碳不减碳”的恶性循环。因此，寻找一种既能增加土壤碳库又能抑制DOM淋溶的施肥模式，成为农业可持续发展的迫切需求。西南紫色土区是我国重要的粮食生产基地，土壤贫瘠、降雨集中，DOM淋溶风险高。本研究依托长达10年的田间定位试验，旨在探究不同有机替代比例对土壤DOM淋溶行为及化学多样性的影响，揭示其内在机制，为区域农业绿色转型提供理论支撑。
长期定位试验表明，有机肥与秸秆配施（CFOS）在显著提升土壤有机碳（SOC）和可溶性有机碳（SDOC）含量的同时，使土壤腐殖质类组分（C1、C2）荧光强度增强、蛋白类组分（C3）占比下降，腐殖化指数（HIX）、SUVA254和SUVA260均显著升高，指示DOM芳香性和疏水性增强、结构更趋稳定。土柱淋溶实验进一步显示，CFOS处理下湿润锋运移最慢、入渗速率最低、淋溶液体积最小，虽因其较高的土壤DOC本底而淋溶液DOC浓度最高，但DOC总淋溶通量却为所有处理中最低，形成了“浓度升高、通量降低”的反常现象——这正是CFOS通过改良土壤物理结构（增加黏粒、降低容重与pH）实现“运输限制”的力证。分子层面（FT-ICR MS）分析揭示，木质素类化合物始终是DOM的最主要组分（57.41–63.21%），而CFOS处理显著提高了含氮化合物（CHON）的相对丰度（最高61.85%），降低了CHO类占比，且加权双键当量（DBEw）、芳香性指数（AImod,w）和碳名义氧化态（NOSCw）均处于较高水平，表明DOM不饱和度、芳香性和氧化程度提升，化学稳定性增强。施肥加剧了土壤剖面环境因子的垂直分异，淋溶液体积是影响DOM输出的最直接因子，而土壤DOM含量本身对淋溶通量的直接影响不显著，进一步证实了CFOS通过“运输限制”主导DOM减排的核心作用。
这项工作系统报道了长期有机肥与秸秆配施（CFOS）在减少紫色土坡耕地DOM淋溶损失方面的显著效果及其分子机制。研究从宏观水文过程到微观分子指纹，层层递进地揭示了CFOS通过优化土壤物理结构（增加黏粒、改善孔隙分布）实现“运输限制”减排，同时通过重塑DOM化学多样性（提高腐殖质和木质素类占比、增强芳香性和氧化度）提升DOM自身稳定性。该研究不仅挑战了“高碳输入必致高碳流失”的简单化认知，而且为设计“增碳减排”的环境友好型施肥策略提供了理论依据。未来可进一步探索不同气候区、不同土壤类型下的适用性。
原文信息：
An, L., He, S., Song, X., Zheng, Z., Li, T., Han, L. Long-term fertilization regimes mitigate dissolved organic matter leaching and alter its chemodiversity in agricultural soil leachate. Water Research, 2026, 297, 125762. DOI: 10.1016/j.watres.2026.125762
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135426004446
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文献信息原名：Organic and inorganic carbon losses in straw amended saline and sodic soils.译名：秸秆改良盐碱土和钠盐土中的有机与无机碳损失。期刊：Soil Biology and BiochemistryIF：12.2发表日期：2026年5月16日第一作者：陈猛猛 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室。背景土壤是陆地生态系统最大的碳库，其碳储量是大气和植被的2-3倍，但现有研究长期聚焦土壤有机碳（SOC）动态，严重忽视了土壤无机碳（SIC）的关键作用——全球表层2米土壤中SIC储量达230.5Pg C，主要分布在干旱、半干旱及滨海地区的盐碱土中。全球盐碱土面积约13.8亿公顷，占陆地总面积的10.7%，土壤盐渍化不仅通过抑制微生物活性和破坏团聚体结构威胁SOC库稳定性（预计到2100年可能导致6.8Pg SOC损失），还通过碳酸盐沉淀过程影响SIC积累，然而盐胁迫与碱胁迫下SOC与SIC动态的耦合机制仍不明确，限制了对土壤净碳平衡的准确预测。秸秆还田已被证实能使华北盐碱土SOC库增加19%，但秸秆添加会同时产生双重效应：既通过微生物分解释放秸秆源CO₂并激发原生SOC矿化，又通过产生的CO₂和有机酸加速碳酸盐溶解，有研究表明中国农田每年约有150Tg SIC以CO₂形式流失，且约27%的土壤CO₂排放源自SIC，但微生物如何介导秸秆诱导的SOC矿化与SIC溶解之间的权衡关系仍不清楚。此外，盐渍土与碱化土存在截然不同的团聚体稳定性特征（盐渍土胶体絮凝、碱化土胶体分散），土壤团聚体通过物理保护碳和调控微生物生境影响碳循环，但碱化胁迫导致的结构破坏如何改变碳加工“热点”的空间分布，进而在团聚体尺度上加速SIC溶解的机制尚未被量化，这成为准确评估盐碱土秸秆还田固碳...
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文献信息原名：Rhizosphere – detritusphere interactions stabilize soil carbon depending on plant litter traits.译名：根际-凋落物际的相互作用稳定土壤碳取决于植物凋落物的特性。期刊：Soil Biology and BiochemistryIF：10.3发表日期：2025年7月第一作者：万兵兵 南京农业大学土壤生态实验室（胡锋课题组）背景传统观点认为植物凋落物是土壤有机碳（SOC）的主要来源，但其对碳稳定性的影响存在矛盾：低质凋落物（高C:N）通常形成更多颗粒有机碳（POC），而高质凋落物（低C:N）促进矿物结合态有机碳（MAOC）。同时根际作为微生物活动热点，可能通过微生物代谢来进行调控碳分配。然而根际与碎屑圈（凋落物分解区）的交互作用对SOC稳定性的影响机制尚不明确。图1:植物凋落物质量对根际土壤有机碳稳定性的影响机制。科学问题(1) 高质量的凋落物输入会通过增加根部可用养分，从而降低根际微生物的生物量和活性，进而产生弱根际效应。反之，低质量的凋落物输入会增加根际微生物活动，从而增加根部可用养分的供应，进而增强根际效应。(2) 相较于高质量凋落物，低质量凋落物诱导的根际微生物高代谢率会增加根际层的MAOC的形成。材料与方法(1) 田间试验设计：添加6种不同质量凋落物（紫花苜蓿、麦草、玉米秸秆、小麦秸秆、油菜秸秆、甘蔗渣），覆盖C:N比梯度（18-152）。设置根际（紧贴根系土壤）与碎屑圈（无根土壤）对比组。(2) 指标测定：碳组分：POC（53μm）与MAOC（微生物特性：PLFA分析生物量、酶活性（β-葡萄糖苷酶BG、N-乙酰葡糖胺酶NAG）。根系性状：比根长（SRL）、根组织密度（RTD）。结果分析结果一：与无凋落物添加的对照处理相比，凋落物输入使凋落物际的SOC含量平均增...
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文献信息：原名：Decadal extreme drought reduces alpine subsoil carbon stocks. 译名：十年极端干旱降低高寒草地亚表层土壤碳储量期刊：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）IF：9.5发表日期：2026年2月20日第一作者：周荣磊 中国科学院地理科学与资源研究所（汪金松、牛书丽研究团队）。 背景:土壤有机碳 (SOC) 是陆地生态系统最大的活跃碳库，在调节全球碳循环、缓解气候变化方面发挥着重要作用。全球草地覆盖约40%的陆地面积，储存了超过30%的陆地碳，其中相当大比例以土壤有机碳的形式存在。在全球变化背景下，极端干旱事件的频率和强度显著增加，对土壤碳库产生重要影响。然而，以往研究主要关注干旱对表层土壤有机碳的短期影响，学术界尚不清楚长期极端干旱对土壤剖面有机碳库的整体影响及其驱动机制。该研究基于SOC粒径分组、微生物18O同位素标记 (H218O)、矿物分析等方法，系统评估了轻度、中度和极端干旱对土壤剖面 (0-60cm) 有机碳库的影响及其机制。因此，本研究通过长期降水控制实验，分析不同强度干旱对高寒草地不同土层土壤有机碳及其组分的影响，并探讨植物碳输入、微生物过程和矿物保护机制在土壤碳变化中的作用。科学问题：1、长期极端干旱是否会导致深层土壤有机碳（SOC）的流失？2、不同土壤有机碳组分（POC 与 MAOC）对干旱的响应是否存在差异？3、深层土壤碳损失背后的驱动机制是什么？材料与方法：(1) 研究地点位于中国四川省红原县青藏高原东部高寒草地；自2014年起开展，持续观测10年。（东经 101°51′–103°23′ E，北纬 31°...
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原名：Precipitation alters the microbial necromass carbon contribution to soil organic carbon in a desert shrub ecosystem译名：降水改变了荒漠灌丛生态系统微生物残体碳对土壤有机碳的贡献期刊：Applied Soil EcologyIF：5.4 发表日期： 2026.1.22（网络首发2025年） 第一作者：徐红伟 四川农业大学林业学院，长江上游森林与生态恢复四川省重点实验室，四川峨眉山森林生态系统国家野外科学观测研究站 背景：在干旱和半干旱生态系统中，植被和土壤对降水变化高度敏感。降水变化通过改变土壤含水量，进而影响植物生长和土壤功能。增加降水（PP+）可提高土壤含水量，促进植物生物量增加、土壤酶活性提高、微生物多样性增加和碳固存增强；而减少降水（PP−）则导致土壤干旱，限制植物生长，降低生态系统生产力和微生物活性，从而导致土壤退化。土壤微生物残体碳是土壤有机碳（SOC）的关键来源，其对SOC的贡献在陆地生态系统中超过60%。微生物残体碳的积累主要受植物碳输入和微生物代谢活动的影响。降水变化通过影响植物生长、凋落物输入、土壤水分和养分有效性，进而调控微生物残体碳的积累过程。然而，在干旱和半干旱地区，降水变化如何影响微生物残体碳和SOC积累，以及微生物残体碳对SOC的贡献机制尚不清楚。此外，降水变化的幅度也是影响微生物残体碳和SOC积累的重要因素。过低的降水减少会限制植物和微生物生长，而过高的降水增加可能降低土壤孔隙度，抑制微生物活性和凋落物分解。因此，识别降水变化的强度阈值对于理解脆弱生态系统碳循环对全球降水变化的响应及实施生态恢复干预具有重要意义。 图1：降水变化对土壤微生物残体碳和土壤有机碳影响的概念框架科学问题：（1...
说明：
栢晖生物科技有限公司项目孵化中心成立于2015.06.01日，研发领域涉及生物试剂耗材、仪器、新产品开发及各生物科技服务类项目等。自成立以来，陆续吸引了大批专家教授加盟合作，并与全国数十家高校及知名企业建立了良好的合作关系。中心共有博士及以上学位骨干人员10人，专门负责公司新产品研发等工作，已成功研发出无线温度监控器及NO检测试剂盒等产品（详情见成功案例），另有细胞分选仪等三个项目正在积极孵化当中。
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