我國糧食主產(chǎn)區(qū)主要分布于東部中溫帶至熱帶區(qū)域。不同氣候帶下水熱條件差異顯著，深刻影響著土壤有機碳形成、積累及其穩(wěn)定性。將土壤有機碳分為顆粒態(tài)和礦物結(jié)合態(tài)兩個物理庫，能更好地表征有機碳的賦存形態(tài)、穩(wěn)定性和固持潛力。因此，系統(tǒng)闡明不同氣候帶農(nóng)田土壤有機碳庫組成、飽和水平與固持潛力，對科學評估區(qū)域耕地質(zhì)量現(xiàn)狀、挖掘土壤固碳增匯潛力、優(yōu)化農(nóng)田管理措施具有重要意義。
中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所流域農(nóng)業(yè)環(huán)境研究中心陳香碧研究員小組從我國東部四個氣候帶（中溫帶-黑土、暖溫帶-潮土、亞熱帶-紅壤和熱帶-磚紅壤）采集240組鄰近林地、旱地和水田土壤樣品，采用粒徑分級技術(shù)，量化了顆粒態(tài)有機碳（POC）和礦物結(jié)合態(tài)碳（MAOC）對土壤總碳的貢獻，進一步采用邊界線法估算了MAOC飽和水平及固持潛力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：土壤總有機碳含量以南方（亞熱帶和熱帶）低于北方（中溫帶和暖溫帶），且每個氣候帶總體表現(xiàn)為稻田>林地>旱地。所有土壤有機碳庫組成均以MAOC（60%~77%）為主，但南方土壤MAOC對總有機碳的貢獻（58%）低于北方（69%）。農(nóng)業(yè)土地利用重塑了土壤有機碳庫組成及其穩(wěn)定性：與自然林地相比，水田土壤POC和MAOC含量均更高，但其碳庫穩(wěn)定性低（低MAOC/POC比值）；旱地土壤POC和MAOC含量均更低，但碳庫穩(wěn)定性強（高MAOC/POC比值）?；谕寥垃F(xiàn)時MAOC含量與黏粉粒含量的95th分位數(shù)回歸結(jié)果發(fā)現(xiàn)，四個氣候帶農(nóng)田土壤MAOC積累均尚未達到飽和，主要歸因于農(nóng)田土壤有機碳輸入量不足，而非礦物活性位點限制。當前，土壤MAOC平均飽和水平約60%，但不同樣本間土壤MAOC飽和水平變異較大，說明我國農(nóng)田土壤固碳潛力大、提升空間可觀。本研究強調(diào)，提升土壤有機碳庫的管理策略必須因地制宜，充分考慮當?shù)赝恋乩梅绞?、氣候條件、土壤碳庫組成及其飽和水平。
該項研究近期以題為Actual and potential carbon sequestration in topsoils of eastern China發(fā)表在土壤學期刊Soil and Tillage Research上。該研究得到了中國科學院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDA0440404）、國家自然科學基金（42377348, 42177331, 42130716）、湖南省杰出青年科學基金（2024JJ2052）和中國博士后科學基金面上資助（2025M782508）等項目共同資助。
我國東部氣候帶農(nóng)田土壤POC和MAOC與SOC的擬合關(guān)系
我國東部氣候帶農(nóng)田土壤有機碳飽和水平及固持潛力概念圖