长期保护性耕作丨SCI TOTAL ENVIRON：连续17年保护性耕作改变了土壤剖面有机质的分子组...
编译：王上
原名：Conservation tillage for 17 years alters the molecular composition of organic matter in soil profile
译名：连续17年保护性耕作改变了土壤剖面有机质的分子组成
期刊：Science of The Total Environment
2019年影响因子：6.551
5年影响因子：6.419
在线发表时间：2020.10.20
通讯作者：杜章留副教授dzl@cau.edu.cn
第一单位：中国农业大学资源与环境学院
文章亮点
本研究探索了保护性耕作17年后对土壤有机质组成的影响
生物标记物和核磁共振技术用于定量有机质的分子组成
旋耕在土壤中保存了更多的植物和微生物衍生化合物
免耕抑制了土壤剖面中木质素的降解
翻耕不改变土壤有机碳储量，但改变了土壤剖面的化学组成
文章摘要
【研究背景】
保护性耕作被认为是通过缓和（mitigate）土壤有机质（SOM）来缓解气候变化的一种潜在措施，但其稳定机制仍不明确。
【研究方案】
本研究依托位于中国河北省石家庄市栾城区的中国科学院栾城农业生态系统试验站的起始于2001年的耕作实验，实验分为常规耕作（CT），保护性耕作（RT）以及免耕（NT）三个处理，探索了了0-50cm土壤坡剖面的SOM分子组成。
从0-10、10-20、20-30和30-50cm土层中采集土壤样品，采用连续溶剂萃取（sequential solvent extraction）法和CuO氧化法测定游离脂质（free lipids）和木质素酚类化合物（lignin-derived phenols）。
【研究结果】
对比CT，NT增加了0-10和30-50cm土层中的不稳定化合物（即碳水化合物）和植物源性SOM（即长链（≥C20）脂肪和甾体（steroids））的含量。RT使亚土层（>10cm）的总游离脂肪增加了72-133%。
对比CT和NT，RT使植物源性SOM和微生物衍生化合物（＜C20脂肪类脂和海藻糖（trehalose））SOM在深层土壤（即≥10cm）中的保存率（preservation）更高。保护性耕作抑制了木质素降解，在0-10和30-50cm土层中，RT和NT条件下木质素衍生酚类总含量比CT高32-137%。
核磁共振结果显示，在NT和RT条件下，整个土壤剖面中脂肪酸与芳香族C的比值较高，说明脂肪酸积累较多。保护性耕作使0-10cm土层的土壤有机碳储量增加了10-14%，但在更深的土壤剖面上没有增加。保护性耕作增加了植物源性脂类和木质素的积累。
【结论展望】
本研究的结果强调了，连续17年的保护性耕作，特别是旋耕，会改变土壤剖面中的土壤有机质分子组成和降解过程。这些发现对进一步了解农业生态系统中碳稳定机制具有重要意义。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969720366468