农业环境科学学报

作者：顾闻琦,孙媛媛,吴迪,孙雯,王欣,刘子凡,王文佳,张伟明,陈温福

单位：沈阳农业大学农学院, 辽宁省生物炭工程技术研究中心, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 辽宁省生物炭工程技术研究中心, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 辽宁省生物炭工程技术研究中心, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 辽宁省生物炭工程技术研究中心, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 辽宁省生物炭工程技术研究中心, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 辽宁省生物炭工程技术研究中心, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 辽宁省生物炭工程技术研究中心, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 辽宁省生物炭工程技术研究中心, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 辽宁省生物炭工程技术研究中心, 沈阳 110866

关键词：秸秆还田,生物炭,土壤团聚体,有机碳组分,土壤肥力,

基金：黑土地保护与利用科技创新工程专项（XDA28090300）；国家重点研发计划项目（2023YFD1501200）；稻田生物炭基培肥产品的研制与施用技术项目（2016YFD0300904-4）；院士专项基金项目

为明确秸秆及其炭化还田对北方稻田土壤团聚体形成、稳定性及其固碳、供养能力的影响，采用大田长期定位试验方法，设置常规施肥（CF）、秸秆还田（RS）、秸秆炭化还田[生物炭（RB）、炭基肥（BF）]处理，研究土壤团聚体分布、稳定性及其养分、有机碳组分和碳转化相关酶活性等的变化，明确秸秆及其炭化还田对土壤团聚体固碳、供养能力的影响，揭示其调控团聚体形成及稳定性的主要因子及路径。结果表明：秸秆及其炭化还田可显著提高土壤大团聚体（>0.25 mm）含量，RB、RS、BF处理分别比CF提高40.83%、37.78%和24.97%，并显著提升土壤团聚体稳定性，大团聚体中分子间缔合羟基、甲基、醚键吸收峰强度增加，促进了大团聚体形成和稳定。同时，秸秆及其炭化还田可提高土壤及团聚体中有机碳（SOC）含量并改变其组分，协同提升土壤活性有机碳[颗粒有机碳（POC）、轻组有机碳（LFOC）]和惰性有机碳[矿物结合态碳（MAOC）、重组有机碳（HFOC）]，其中RS处理对POC具有显著促进作用，而RB处理对提高LFOC、HFOC、MAOC的作用更强。此外，RB处理对纤维二糖水解酶（S-C1）、多酚氧化酶（S-PPO）、过氧化物酶（S-POD），BF处理对S-C1、S-POD及RS处理对S-PPO在土壤及大团聚体中的协同提高，促进了土壤固碳及碳转化。秸秆及其炭化还田对土壤及团聚体中氮、磷、钾含量也表现出一定促进作用，其中大团聚体是养分的主要载体。进一步分析表明，LFOC、S-PPO是造成团聚体不同粒级间差异的主要因子，而SOC、HFOC、S-PPO、S-C1、全钾（TK）是不同处理间产生差异的主要因子。MAOC、HFOC可直接驱动土壤大团聚体形成，而土壤养分、土壤酶及不同有机碳组分可通过直接和间接途径提升土壤团聚体稳定性。研究表明，秸秆及其炭化还田可通过调控养分、SOC及其组分，以及碳转化相关酶活性提高北方稻田土壤团聚体固碳、供养能力，促进大团聚体形成和团聚体稳定性提高。

来源：2025年第12期

《农业环境科学学报》期刊编辑部

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