我所土壤孔隙分布與有機(jī)碳間關(guān)系研究取得新進(jìn)展
土壤孔隙分布決定著包括水分存儲(chǔ)與運(yùn)輸、氣體擴(kuò)散、穿透阻力、微生物活性等在內(nèi)的許多土壤過(guò)程和功能。大量研究指出土壤孔隙度對(duì)土壤有機(jī)碳（SOC）的固定產(chǎn)生影響，但是以往的研究多集中在土壤總孔隙度與SOC之間的關(guān)系上，土壤孔隙分布與SOC之間的關(guān)系仍不清楚。最小限制水分范圍（LLWR）是一個(gè)將田間持水量、萎蔫系數(shù)、充氣孔隙、土壤容重、土壤硬度、土壤粘粒含量、SOC含量等影響植物生長(zhǎng)的多因素集合起來(lái)的綜合指標(biāo)，其以往用于評(píng)價(jià)土壤水分對(duì)植物生長(zhǎng)的限制作用，近來(lái)被成功用于解釋不同耕作方式對(duì)SOC礦化的影響，得出了LLWR與SOC礦化呈正相關(guān)的結(jié)論。但是，由于在計(jì)算LLWR過(guò)程中輸入的是土壤容重，實(shí)際上是總孔隙度數(shù)據(jù)，所以反映的還是土壤總孔隙度與SOC之間的關(guān)系。土壤各級(jí)孔隙如何影響SOC？哪一級(jí)孔隙起主導(dǎo)作用？各級(jí)孔隙的影響是否存在差異？這些問(wèn)題有待深入研究。
為此，我所黑土有機(jī)碳與保護(hù)性學(xué)科組張曉平研究團(tuán)隊(duì)基于以往研究基礎(chǔ)，分析了不同耕作方式對(duì)土壤孔隙分布的影響、LLWR與土壤孔隙分布的關(guān)系，并嘗試?yán)猛寥揽紫斗植继鎿Q容重計(jì)算LLWR后用于研究不同耕作方式影響SOC礦化的效果。結(jié)果表明，免耕與秋翻相比顯著降低了次大孔隙（30–100 μm）的體積，LLWR與次大孔隙（30–100 μm）的體積呈顯著相關(guān)關(guān)系（p<0.05）。因此，利用次大孔隙（30–100 μm）的體積替換土壤容重?cái)?shù)據(jù)獲得的LLWR可以更加準(zhǔn)確的反映不同耕作方式對(duì)SOC礦化的影響，同時(shí)還提高了其作為土壤固碳能力評(píng)價(jià)指標(biāo)的精度和靈敏度。這一結(jié)果也驗(yàn)證了耕作方式通過(guò)次大孔隙（30–100 μm）的體積影響LLWR，進(jìn)而影響SOC礦化的結(jié)論。免耕由于不擾動(dòng)土壤，所以次大孔隙（30–100 μm）的體積減少，進(jìn)而導(dǎo)致LLWR減小、SOC礦化速率降低。相關(guān)研究結(jié)果為今后研究土壤孔隙分布與SOC之間的關(guān)系提供了很好的理論借鑒。
該項(xiàng)研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目和我所“優(yōu)青”項(xiàng)目的資助。我所陳學(xué)文助理研究員為第一作者，梁愛(ài)珍副研究員為通訊作者。研究成果發(fā)表在國(guó)際農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域主流學(xué)術(shù)期刊Journal of Agricultural Science上。
論文信息：Chen XW, Shi XH, Liang AZ, Zhang XP, Jia SX, Fan RQ, Wei SC. Least limiting water range and soil pore-size distribution related to soil organic carbon dynamics following zero and conventional tillage of a black soil in Northeast China. Journal of Agricultural Science, 2015, 153, 270-281.
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