生物炭与秸秆改良下土壤团聚体尺度调控有机碳稳定性及温度敏感性的机制研究

这篇研究通过14年田间试验揭示了生物炭(biochar)和玉米秸秆(maize straw)改良对土壤有机碳(SOC)稳定性和温度敏感性(Q10)的差异化调控机制。研究发现生物炭通过促进小团聚体(SMA/MA)中的矿物结合态有机质(MAOM)形成和微生物碳利用效率(CUE+11-39%)，显著提升SOC固存(49-110%)并降低Q10；而秸秆虽增加微团聚体SOC(36%)但因其易分解碳组分导致Q10升高89%。该研究为农业碳汇管理提供了重要的团聚体尺度理论依据。

　　

Highlight

生物炭在稳定SOC方面优于秸秆，因其更高的SOC稳定性和更低Q₁₀值

施用生物炭（特别是高剂量）的土壤样品相比秸秆处理表现出更高的SOC稳定性（即更低CO₂累积排放量）和更低的Q₁₀值。这些结果表明，即使在变暖条件下，生物炭在固存SOC方面也比秸秆更有效。该发现与先前研究一致：用秸秆衍生生物炭替代秸秆可降低SOC的Q₁₀，突显了生物炭在气候变暖情景下维持土壤碳库稳定的独特优势。

Conclusion

总结来看，生物炭添加实现了卓越的SOC固存（增加49-110%）并抑制矿化（减少4.9-14%），而秸秆改良虽适度增加SOC含量（33%）却增强了矿化作用（增加1.3-20%）。值得注意的是，与秸秆处理相比，生物炭改良土壤的Q₁₀升高幅度更小，表明生物炭稳定的SOC具有更强的气候韧性。生物炭和玉米秸秆通过不同的团聚体尺度途径调控SOC稳定性及其对变暖的响应：生物炭主要通过增强矿物结合保护和小团聚体（SMA/MA）中的微生物残体积累（增加35-92%）；而秸秆则通过物理封闭作用优先在SMA中固碳，但因其含有的易分解碳组分导致整体Q₁₀显著升高。