土壤有機碳的穩定性影響土壤固碳潛力。如何提取土壤活性與穩定性碳組分用以定量表征土壤有機碳穩定性，是土壤固碳研究領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。當前， 提取土壤有機碳活性及穩定性組分的方法多樣，包括物理、化學(xué)及生物手段，導致結果難以比較，同時(shí)存在耗時(shí)長(cháng)、成本高及操作步驟繁瑣等缺點(diǎn)，亟需一種高效、可信度高且應用廣泛的測定方法。對比分析不同熱分解技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)， 包括熱裂解氣相-質(zhì)譜聯(lián)用測定技術(shù)、熱重分析技術(shù)、差示掃描量熱分析技術(shù)及Rock-Eval(RE)熱分解方法，普遍認為RE方法操作簡(jiǎn)單、耗時(shí)短、成本低、結果易于分析，可信度較高，可以很好地表征土壤有機碳穩定性，有利于土壤有機碳研究的橫向對比。

　　中科院東北地理所黑土有機碳與保護性耕作學(xué)科組科研人員依托保護性耕作長(cháng)期定位實(shí)驗(建于2001年)在國內首次開(kāi)展了相關(guān)研究，包含免耕玉米-大豆輪作(NTCS)、秋翻玉米-大豆輪作(MPCS)、免耕玉米連作(NTCC)、秋翻玉米連作(MPCC)、常規耕作玉米連作且秸稈不還田(CTCC)5個(gè)處理。采集了不同深度的土壤樣品，測定其土壤熱穩定性(圖1)，計算RE相關(guān)指標，同時(shí)與土壤異養呼吸及微生物殘體進(jìn)行相關(guān)分析。RE方法分為熱解和氧化兩個(gè)階段包括S1-S5五個(gè)階段，具有多個(gè)相關(guān)指標，T_MAX(℃)代表在S2熱解階段釋放的富氫化合物達到峰值時(shí)對應的溫度，可作為指示土壤有機碳成熟度的指標。HI表示在土壤有機碳中富氫化合物的相對含量，OIRE6表示在土壤有機碳在S3階段釋放的O₂相對含量，代表土壤有機碳的相對氧化狀態(tài)。T₅₀代表在氧化階段(S4)釋放的CO₂達到該部分總釋放值50%時(shí)的溫度，用來(lái)表征穩定性碳庫。研究結果表明，耕作方式對RE指標影響很大(T_MAX、HI、T₅₀)，但是作物輪作對其無(wú)顯著(zhù)影響，其中免耕顯著(zhù)提高了土壤表層的有機碳熱穩定性(T_MAX)。RE指標(HI)在短期室內培養實(shí)驗中(<100天)可以很好地表征土壤異養呼吸情況，也在國際上首次發(fā)現T_MAX指標與真菌殘體(GluN)有很高的相關(guān)性(R²=0.93)(圖2)。本項研究為未來(lái)RE方法在國際上的推廣應用提供了有效的數據支撐。

圖1 RE方法測定圖譜（以免耕玉米大豆輪作及秋翻玉米大豆輪作0-5 cm土層為例）

圖2 真菌殘體GluN與TMAX線(xiàn)性回歸關(guān)系

　　相關(guān)研究結果以“Linking Rock-Eval parameters to soil heterotrophic respiration and microbial residues in a black soil”為題發(fā)表在國際土壤學(xué)領(lǐng)域權威期刊Soil Biology and Biochemistry上。東北地理所黑土有機碳與保護性耕作學(xué)科組助理研究員張延為第一作者，梁愛(ài)珍研究員與加拿大農業(yè)及農業(yè)食品部Edward Gregorich為共同通訊作者。該研究得到了中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項(XDA28080201)、國家自然科學(xué)基金(42101277. 41877095)等項目的資助。

　　論文信息：Zhang, Y., Gao, Y., Zhang, Y., Huang, D. D., Li, X. J., McLaughlin, N., Zhang, X. P., Chen, X. W., Zhang, S.X., Gregorich, E.*, Liang, A. Z.* Linking Rock-Eval parameters with soil heterotrophic respiration and microbial residues in black soil. Soil Biology and Biochemistry, 2023. 178. 108939.

　　https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.108939