期刊:Water Research(1区,12.4)
作者:Longlong An, Shuqin He, Xin Song, Zicheng Zheng, Tingxuan Li, Le Ha
单位:1. 四川农业大学资源学院;2. 四川农业大学林学院;3. 成都栢晖生物科技有限公司;4. 中国农业大学土地科学与技术学院,农业农村部华北耕地保育重点实验室
近日,四川农业大学资源学院何淑勤、郑子成教授团队在Water Research上发表了题为“Long-term fertilization regimes mitigate dissolved organic matter leaching and alter its chemodiversity in agricultural soil leachate”的研究论文(DOI: 10.1016/j.watres.2026.125762)。该研究基于长达10年的田间定位试验,结合土柱淋溶实验、光谱分析(EEM-PARAFAC)和超高分辨质谱(FT-ICR MS)技术,系统揭示了长期有机肥与秸秆配施(CFOS)对紫色土坡耕地土壤溶解性有机质(DOM)淋溶行为及化学多样性的调控机制。该研究为通过合理施肥实现“增碳减排”的农业可持续发展提供了坚实的理论依据性。
土壤溶解性有机质(DOM)是陆地碳库中最活跃的组分,其淋溶迁移不仅造成土壤碳损失,还可能引发水体污染。长期施肥,尤其是有机肥和秸秆还田,已被证实能显著提升土壤有机碳储量,但其对DOM淋溶的影响却存在争议——部分研究表明有机物料输入会加剧DOM损失,形成“增碳不减碳”的恶性循环。因此,寻找一种既能增加土壤碳库又能抑制DOM淋溶的施肥模式,成为农业可持续发展的迫切需求。西南紫色土区是我国重要的粮食生产基地,土壤贫瘠、降雨集中,DOM淋溶风险高。本研究依托长达10年的田间定位试验,旨在探究不同有机替代比例对土壤DOM淋溶行为及化学多样性的影响,揭示其内在机制,为区域农业绿色转型提供理论支撑。
长期定位试验表明,有机肥与秸秆配施(CFOS)在显著提升土壤有机碳(SOC)和可溶性有机碳(SDOC)含量的同时,使土壤腐殖质类组分(C1、C2)荧光强度增强、蛋白类组分(C3)占比下降,腐殖化指数(HIX)、SUVA254和SUVA260均显著升高,指示DOM芳香性和疏水性增强、结构更趋稳定。土柱淋溶实验进一步显示,CFOS处理下湿润锋运移最慢、入渗速率最低、淋溶液体积最小,虽因其较高的土壤DOC本底而淋溶液DOC浓度最高,但DOC总淋溶通量却为所有处理中最低,形成了“浓度升高、通量降低”的反常现象——这正是CFOS通过改良土壤物理结构(增加黏粒、降低容重与pH)实现“运输限制”的力证。分子层面(FT-ICR MS)分析揭示,木质素类化合物始终是DOM的最主要组分(57.41–63.21%),而CFOS处理显著提高了含氮化合物(CHON)的相对丰度(最高61.85%),降低了CHO类占比,且加权双键当量(DBEw)、芳香性指数(AImod,w)和碳名义氧化态(NOSCw)均处于较高水平,表明DOM不饱和度、芳香性和氧化程度提升,化学稳定性增强。施肥加剧了土壤剖面环境因子的垂直分异,淋溶液体积是影响DOM输出的最直接因子,而土壤DOM含量本身对淋溶通量的直接影响不显著,进一步证实了CFOS通过“运输限制”主导DOM减排的核心作用。
这项工作系统报道了长期有机肥与秸秆配施(CFOS)在减少紫色土坡耕地DOM淋溶损失方面的显著效果及其分子机制。研究从宏观水文过程到微观分子指纹,层层递进地揭示了CFOS通过优化土壤物理结构(增加黏粒、改善孔隙分布)实现“运输限制”减排,同时通过重塑DOM化学多样性(提高腐殖质和木质素类占比、增强芳香性和氧化度)提升DOM自身稳定性。该研究不仅挑战了“高碳输入必致高碳流失”的简单化认知,而且为设计“增碳减排”的环境友好型施肥策略提供了理论依据。未来可进一步探索不同气候区、不同土壤类型下的适用性。
原文信息:
An, L., He, S., Song, X., Zheng, Z., Li, T., Han, L. Long-term fertilization regimes mitigate dissolved organic matter leaching and alter its chemodiversity in agricultural soil leachate. Water Research, 2026, 297, 125762. DOI: 10.1016/j.watres.2026.125762
文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135426004446