東北地理所在耕作方式對黑土膠體碳分布與結構變化影響方面取得進展
土壤膠體因其巨大比表面積、較小粒徑以及攜帶大量電荷等特性，展現出優異的吸附與遷移能力，是土壤中最活躍的組分之一。它占據了絕大部分土壤比表面積和表面電荷，從而成為土壤有機碳（SOC）反應與穩定的關鍵位點，對SOC的固存與穩定起著重要調節作用。盡管已有大量研究探討了黑土開發與耕作過程中SOC的轉化規律，但在膠體尺度上對SOC動態變化的認知仍十分有限。為此，黑土有機碳與保護性耕作學科組依托黑土保護性耕作長期田間定位試驗，采用改進的超聲-離心膠體提取法，提取了不同耕作方式與土層深度的土壤膠體，系統測定了土壤膠體吸附有機碳（即土壤膠體碳，Ccoll）的垂直分布、膠體中黏土礦物組成以及Ccoll的熱穩定性結構，旨在揭示不同耕作方式對黑土膠體碳分布與結構變化的影響。
研究發現，與常規耕作（MP）相比，免耕（NT）顯著降低了土壤剖面（0–30 cm）中的膠體含量（P < 0.05）；同時，土壤膠體含量均隨土層深度增加而逐漸降低。耕作方式由MP轉為NT雖未對土壤剖面中膠體所攜帶的黏土礦物組成產生明顯影響，但顯著改變了黏土礦物的重新分布格局。NT促進了土壤膠體中石英和高嶺石的重新分布（P < 0.05）。耕作方式的轉變還導致土壤Ccoll發生跨深度的重新分布：由MP處理下的相對均勻分布，轉變為NT處理下隨深度增加而逐漸上升的趨勢（P < 0.05），同時使0–10 cm土層Ccoll含量降低了11.19%–23.72%。NT處理還提高了土壤Ccoll中頑固性組分（Exo2）的比例。
該研究從微觀角度出發，率先將土壤Ccoll概念引入黑土保護性耕作領域，通過膠體尺度的新視角重新闡釋了SOC的賦存機制，為推廣保護性耕作提供了理論支撐。研究整合了土壤膠體特征參數、X射線衍射圖譜、熱重-差示掃描量熱曲線等指標，系統比較了不同耕作方式土壤Ccoll的垂直分布及熱穩定性結構變化，闡明了土壤膠體與SOC轉化的內在機制聯系，從而為理解膠體尺度上的SOC穩定性提供了新依據。
相關成果以“Tillage-induced changes in the distribution and structure of soil colloidal carbon”為題發表于土壤學領域國際主流期刊《Soil & Tillage Research》（IF = 6.8）。論文第一作者為黑土有機碳與保護性耕作學科組已畢業碩士研究生劉立名，通訊作者為陳學文副研究員。梁愛珍研究員、黃丹丹工程師、碩士研究生黃文智（已畢業）、葉雯昕、焦松巖，土壤微生物與養分循環學科組田春杰研究員、山東省黃河三角洲生態環境重點實驗室魏守才副教授及開羅大學Mohamed S. Abbas教授等參與了該研究。研究得到國家重點研發計劃、中國科學院戰略性先導科技專項、中國科學院國際合作局國際伙伴計劃等項目資助。
論文鏈接如下：https://doi.org/10.1016/j.still.2026.107267
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