我國糧食主產(chǎn)區(qū)主要分布于東部中溫帶至熱帶區(qū)域。我國東部從北到南氣候條件和土壤物理化學(xué)差異極大，其團聚體保護，礦物吸附和微生物合成代謝途徑對土壤有機碳積累的貢獻和機制有何差異尚不清楚。剖析不同氣候區(qū)、不同土地利用下長期積累土壤有機碳的穩(wěn)定性與保護機制有助于理解區(qū)域耕地質(zhì)量狀況、提升潛力，發(fā)掘農(nóng)田優(yōu)化管理措施。
中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所流域農(nóng)業(yè)環(huán)境研究中心陳香碧研究員小組從我國東部四個氣候帶（中溫帶、暖溫帶、亞熱帶和熱帶）配對采集典型水田和旱地土壤樣品，采用有機碳密度和粒徑分級結(jié)合短期同位素示蹤技術(shù)，量化了游離態(tài)顆粒有機碳、團聚體保護態(tài)有機碳和游離礦物結(jié)合態(tài)有機碳對土壤長期積累有機碳的貢獻，分析了微生物合成代謝產(chǎn)物（微生物殘留物）對團聚體保護態(tài)和游離礦物結(jié)合態(tài)碳庫的貢獻，淺析了南方和北方農(nóng)田土壤有機碳保護機制。結(jié)果表明，團聚體保護態(tài)有機碳對全土有機碳積累的貢獻從北到南減少，而游離礦物結(jié)合態(tài)有機碳的貢獻率呈遞增趨勢，這主要是因為：1）北方土壤中交換性鈣鎂離子和球囊霉素含量高于南方，該活性離子和真菌代謝物促進了團聚體的形成；2）南方土壤中DCB提取態(tài)鐵鋁含量高于北方，該活性礦物提升了游離態(tài)礦物對有機碳的吸附能力；3）北方種植制度為一年1~2季，南方為2~3季，南方高頻率的耕作破壞了土壤團聚體。微生物殘體碳對游離礦物結(jié)合態(tài)有機碳的貢獻率從北到南增加，這是因為南方高溫高濕條件下游離態(tài)礦物中微生物殘體碳的合成代謝強度高于北方。據(jù)此得出結(jié)論：我國東部北方農(nóng)田土壤有機碳積累受團聚體保護主導(dǎo)，南方受礦物保護主導(dǎo)，且北方微生物合成代謝對有機碳積累的參與程度弱于南方。該結(jié)論對優(yōu)化區(qū)域農(nóng)田管理措施促進土壤有機碳積累和肥力提升有重要指示意義。
該項研究近期以題為Shifts in organic carbon protection mechanism in agricultural soils across climatic gradients發(fā)表在土壤學(xué)領(lǐng)域一區(qū)期刊Agriculture,Ecosystems & Environment上。該研究得到了湖南省杰出青年科學(xué)基金項目（2024JJ2052），國家自然科學(xué)基金（42377348，42177295，42107366）等項目的共同資助。
南方和北方土壤有機碳形成與保護機制