稻田土壤作为重要的陆地碳汇，其有机碳储量约为旱地土壤的两倍，对缓解气候变化具有重要作用。土壤有机质可分为颗粒有机质（POM） 和矿物结合有机质（MAOM），二者在稳定性与形成机制上存在显著差异。目前，关于不同土层和气候条件下POM与MAOM的分布规律及驱动机制尚不明确。
针对上述问题，我院宋照亮教授课题组基于全国104个稻田采样点的样本分析，揭示了POM与MAOM在不同土层（表层与亚表层）和气候带（中温带、暖温带、亚热带和热带）的分布规律及其环境调控因素。研究发现，MAOM在土壤有机碳中占比达45.3%–63.7%，尤其在亚表层土壤中贡献更为突出，表明MAOM是水稻土中更稳定、更核心的长期碳库（图1）。随着土壤有机碳总量升高，MAOM的积累速率会逐渐放缓，表现出“饱和”趋势；而POM则呈现线性增长，意味着对于已经富含有机碳的水稻土，通过管理措施继续提升POM库，是未来增强土壤碳汇能力的更有效途径（图2）。
图1 四个气候带表层和亚表层水稻土中的POM-C和MAOM-C含量
图2 POM-C、MAOM-C和土壤有机碳含量之间的回归分析
土壤矿物对有机碳的保护机制随深度呈现“分工”：表层土壤中黏土矿物的保护作用占主导；亚表层土壤中无定形铁氧化物（Feo） 的影响力显著增强（图3）。年均温升高会显著抑制MAOM的积累，但对POM影响不大（图3），预示着气候变暖可能削弱土壤稳定碳库。氮肥施用量的增加对POM和MAOM影响微弱；然而，提高氮利用效率则有助MAOM积累（图3），表明优化氮管理可促进土壤碳向更稳定的形态转化。
图3 结构方程模型揭示环境因子和施肥管理对表层和亚表层土壤中POM-C与MAOM-C的直接和间接影响路径
相关成果以“Distribution, storage, and factors influencing particulate and mineral‐associated organic matter in paddy soils”为题发表于美国地球物理学会（AGU）旗下期刊《Global Biogeochemical Cycles》。论文第一作者为我院2022级博士研究生王夏，通讯作者为天津大学宋照亮教授。本研究得到国家自然科学基金杰出青年科学基金（42225101）的资助。
文章信息: Xia Wang, Zhaoliang Song, Xiaomin Yang, Yakov Kuzyakov, Yunying Fang, Laodong Guo, Iain P. Hartley, Qiang Li, Lele Wu, Zhenqing Zhang, Xiangbin Ran, Weiqi Wang, Yidong Wang, Yongchun Li, Yu Luo, Shaopan Xia, Zhengang Wang, Zhongkui Luo, Ji Chen, Cong-Qiang Liu, Hailong Wang. Distribution, storage, and factors influencing particulate and mineral‐associated organic matter in paddy soils. Global Biogeochemical Cycles, 39, e2025GB008577.https://doi.org/10.1029/2025GB008577.
