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耕地退化阻控与地力提升团队阐明土壤孔隙结构对团聚体POM的调控机制
发布者：管理员发布时间：2025-08-19作者：张中彬来源：耕地退化阻控与地力提升团队点击量：
近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所耕地退化阻控与地力提升团队揭示了土壤孔隙结构对团聚体POM的调控机制，研究成果发表在《自然（Nature）》子刊《通讯-地球与环境（Communications Earth & Environment）》上。
土壤颗粒有机质（POM）是土壤有机碳库中最活跃的组分，其形成与分解主要受孔隙结构特征的调控作用。POM来源多种多样，其尺寸、形状特征存在较大的差异。根据POM的形态特征，POM可分为新鲜POM（未分解或半分解的植物残体，呈纤维状）和旧POM两部分（进一步降解的碎片，呈致密状）。X射线CT技术结合机器学习可原位实现POM的快速、精准、三维定量，为揭示孔隙结构与POM之间的关系提供了关键手段。不同施肥方式通过影响团聚体周转塑造了不同的孔隙网络，进而影响POM的形态特征和稳定性。然而，长期施肥条件下团聚体孔隙结构（孔径大小、连通性及到孔隙的距离）如何调控两类POM空间分布尚不清楚。
该研究依托我国五个长期施肥定位试验：公主岭黑土（GZL）、栾城潮土（LC）、杨凌娄土（YL）、进贤红壤（JX）、蒙城砂姜黑土（MC），利用工业CT对不同施肥措施（不施肥Control，化肥NPK，化肥配施有机肥NPKM）3-5 mm 土壤团聚体进行高精度扫描，系统探究了新鲜POM、旧POM和孔隙结构的关系。研究结果表明，长期施用有机肥显著促进了团聚体中新鲜POM和旧POM的累积。相较于旧POM，新鲜POM与孔隙表面的平均距离显著缩短，且在表面连通孔隙中的分布比例为20%-69%，这表明长期施用有机肥在提高新鲜POM含量的同时，也通过改善孔隙结构增加了其分解速率，需要持续有机碳输入以维持动态平衡。相比之下，旧POM周转慢、更加闭蓄于团聚体内部孤立孔隙或土壤基质中（分布比例为6%-34%），受孔隙结构影响较小。本研究结合全国多点长期定位试验，系统揭示了不同施肥模式下孔隙结构对新鲜POM和旧POM积累的差异化调控机制，为优化施肥制度、提升土壤固碳能力提供了重要科学依据。
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所彭新华研究员和中科院南京土壤所郭自春助理研究员为论文共同通讯作者，博士生丁天宇为论文第一作者。该研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室、国家重点研发计划和国家自然科学基金等支持。
文章链接：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02648-9
