近日，我院王同朝教授领衔的 “作物节水栽培耕作理论与技术团队” 在不同种植模式对土壤团聚体分布和碳氮固存的研究方面取得重要进展，研究结果以“ The potential for soil C sequestration and N fixation under different planting patterns depends on the carbon and nitrogen content and stability of soil aggregates” 为题在国际著名学术期刊 《Science of the Total Environment》(IF=9.8) 上发表。

 土壤团聚体是土壤结构的重要组成部分，在土壤有机碳和总氮的固存中起着关键作用。不同粒径团聚体在养分的保持、供应及转化能力等方面发挥着不同的作用。研究土壤团聚体的分布规律及碳氮含量对维持农业可持续发展至关重要。在农田尺度上，不同的种植系统被认为是影响土壤团聚体形成和养分循环过程的有效田间管理措施，但目前关于不同种植模式下团聚体的形成和分布的规律及其 C 和 N 含量的研究较少。

       图1 不同种植系统土壤固碳、固氮的潜在机理

       图2 结构方程模型解析团聚体碳氮含量与土壤SOC和TN固存的关系

 黄淮海平原是我国重要的粮食生产区，冬小麦-夏玉米周年轮作是其主要的种植模式，然而常年单一种植模式可能导致土壤退化，增加温室气体排放的风险。因此，需要确定可替代的种植模式以增加农田土壤中的碳和氮储量。本文通过3年的大田试验评估了冬小麦-夏玉米(W-M)、冬小麦-大豆(W-S)和冬小麦-甘薯(W-SP)轮作模式对土壤团聚体分布和碳、氮固存的影响。结果表明，冬小麦-大豆轮作模式土壤碳氮储量最高，其次是W-M和W-SP。研究证实土壤大团聚体是土壤有机碳和全氮的固存库，土壤碳氮储量的变化主要受大团聚体0.25-2mm粒径的碳氮含量的影响。冬小麦-大豆模式通过增加大团聚体的含量（54.7-74.9%），尤其是0.25-2mm粒级含量，增强了土壤有机碳的稳定性，使大团聚体中有机碳和全氮的积累量分别增加了0.07-0.58倍和 0.07-0.27倍。相比之下，冬小麦-甘薯模式土壤团聚体主要以＜0.25mm微团聚体为主，导致大团聚体碳氮含量明显降低。土壤团聚体是土壤结构的重要组成部分，在土壤有机碳和总氮的固存中起着关键作用。不同粒径团聚体在养分的保持、供应及转化能力等方面发挥着不同的作用。研究土壤团聚体的分布规律及碳氮含量对维持农业可持续发展至关重要。在农田尺度上，不同的种植系统被认为是影响土壤团聚体形成和养分循环过程的有效田间管理措施，但目前关于不同种植模式下团聚体的形成和分布的规律及其 C 和 N 含量的研究较少。土壤团聚体是土壤结构的重要组成部分，在土壤有机碳和总氮的固存中起着关键作用。不同粒径团聚体在养分的保持、供应及转化能力等方面发挥着不同的作用。研究土壤团聚体的分布规律及碳氮含量对维持农业可持续发展至关重要。在农田尺度上，不同的种植系统被认为是影响土壤团聚体形成和养分循环过程的有效田间管理措施，但目前关于不同种植模式下团聚体的形成和分布的规律及其 C 和 N 含量的研究较少。
        本研究明确了种植模式对土壤团聚体形成及其对SOC和TN的储存的影响。建议在黄淮海平原采用以豆类为基础的轮作系统，特别是冬小麦-大豆的种植模式，为进一步改善土壤结构和增加SOC和TN含量，减少温室气体排放潜力，进而为实现黄淮海平原农业可持续发展提供理论依据。
        博士生王艳丽和博士生吴鹏年为论文共同第一作者，王同朝教授为通讯作者，关小康副教授、温鹏飞博士共同参与该项工作。本研究得到“十四五”国家重点研发计划（2021YFD1700900）、国家自然科学基金项目（31601258，31471452）等项目联合资助。
      论文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.165430