北方旱区保护性耕作农田土壤团聚体固碳效应及其微生物响应机制研究

农田土壤碳库的变化与耕地质量的和温室气体排放密切相关，加强农田土壤有机碳库的培育及其固碳机制的研究，对我国耕地地力的提升以及缓解温室气体减排压力具有重要的战略意义。本课题以山西寿阳农业部旱地农业野外科学试验站为依托，在长期保护性耕作定位试验的基础上，从团聚体水平上对土壤碳素固存机制及其微生物响应机制开展探索性的研究，通过对不同级别团聚体中有机碳及其有机碳组分特征的分析，探讨团聚体碳截存机制及其与土壤有机碳相互作用机理。利用稳定碳同位素标记技术研究长期保护性耕作下土壤外源有机碳的转化过程以及不同级别团聚体中分配和去向规律，同时结合现代分子生物学技术对不同保护性耕作技术措施下土壤微生物群落结构的变化以及参与外源有机碳转化过程的关键微生物种类和演替规律开展研究，从而揭示保护性耕作下土壤有机碳固持效应、转化过程以及微生物响应机制，为我国北方旱区旱地农田土壤碳素管理及培育途径的研究提供科学的依据。

农田土壤碳库的变化与耕地质量和温室气体排放密切相关，加强农田土壤有机碳库的培育及其固碳机制的研究，对我国耕地地力的提升以及缓解温室气体减排压力具有重要的战略意义。本课题以山西寿阳农业部旱地农业野外科学试验站为依托，在长期保护性耕作定位试验的基础上，从团聚体水平上对土壤碳素固存机制及其微生物响应机制开展探索性的研究，通过对不同级别团聚体中有机碳及其有机碳组分特征的分析，探讨团聚体碳截存机制及其与土壤有机碳相互作用机理。利用稳定碳同位素标记技术研究长期保护性耕作下土壤外源有机碳的转化过程以及不同粒级团聚体中分配和去向规律，同时结合现代分子生物学技术对不同保护性耕作技术措施下固碳土壤微生物群落结构及其数量的变化开展了研究，得出以下结果：.1.免耕秸秆覆盖和免耕秸秆留茬措施土壤碳库增加的机制表现为随着时间的增加稳性大团聚体(＞2mm)数量的增长和微团聚体(0.053~0.25mm)有机碳浓度的增加；全量秸秆还田和常规耕作措施土壤碳库减少的原因为土壤大团聚体(＞2mm)数量的减少和大团聚体(0.25~2mm)碳浓度的增加。.2.外源秸秆碳先进入免耕秸秆覆盖和免耕秸秆留茬措施的微土壤团聚体（＜0.053mm）与全量秸秆还田和常规耕作措施的大团聚体（＞2mm）中，而且外源有机碳进入有机碳含量高的土壤团聚体的数量小于进入低有机碳含量的土壤团聚体。.3.免耕秸秆覆盖和免耕秸秆留茬措施表层（0~15cm）土壤微生物和土壤cbbL固碳微生物数量远高于全量秸秆还田和常规耕作措施。.本研究揭示了保护性耕作下土壤有机碳固持效应、转化过程以及微生物响应机制，为我国北方旱区旱地农田土壤碳素管理及培育途径的研究提供科学的依据。