土壤潜在碳矿化速率是衡量土壤整体健康状况的有效指标之一，充分了解秸秆覆盖还田保护性耕作下土壤潜在碳矿化速率的响应及其驱动因素，有助于对这一广泛应用的土壤健康指标提供科学解释。以往的研究大多强调种内/种间多样性和分类组成对土壤碳过程的影响，很少将土壤群落内在的相互作用特征与土壤碳矿化联系起来。

长春示范区依托吉林省德惠市始建于2001年的保护性耕作长期定位实验开展了相关研究，意在阐明土壤潜在碳矿化对长期保护性耕作的响应模式，并探究不同土壤深度下潜在的生物机制。

结果表明，与常规耕作相比，秸秆覆盖还田保护性耕作显著提高了表层土壤(0-5 cm)的潜在碳矿化速率，而降低了底土(5-20 cm)的碳矿化速率(图1)。结构方程模型表明，增加的土壤有机碳可以直接或通过提高表层土壤生物的生物量来促进土壤碳矿化，而在底土中，土壤潜在碳矿化速率的增加主要是通过生物关联的加强来实现的(图2和图3)。这些发现为土壤生物群落在碳矿化中的作用提供了新的见解，并强调了不同土壤深度下土壤碳矿化对耕作方式的响应机制不同。

研究成果以“Soil biotic associations play a key role in subsoil C mineralization: Evidence from long-term tillage trial in the black soil of Northeast China”为题，发表在土壤学领域期刊Soil & Tillage Research上。由中国科学院东北地理所王倩(第一作者)、张士秀副研究员(共一&通讯作者)、贾淑霞副研究员和梁爱珍研究员等共同完成。研究得到中国科学院战略性先导科技专项(XDA28020401；XDA28080000)等项目支持。

图1 不同耕作方式下各取样季节表层土壤和底土潜在碳矿化率的影响

图2不同耕作方式下表层土壤和底土生物关联的网络图

图3土壤非生物和生物因子对表层土壤和底土潜在碳矿化的调控