團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是肥沃土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)，有機(jī)質(zhì)是形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的重要膠結(jié)劑。如何提高土壤有機(jī)碳，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成一直為土壤學(xué)研究熱點(diǎn)。團(tuán)聚體形成穩(wěn)定與有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)密切相關(guān)，目前已形成共識認(rèn)為團(tuán)聚體物理保護(hù)是土壤有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)的關(guān)鍵機(jī)制。但是我們不知道有機(jī)質(zhì)腐解過程中團(tuán)聚體是由哪些小團(tuán)聚體形成的，有機(jī)質(zhì)礦化過程中大團(tuán)聚體又破碎成哪些小團(tuán)聚體，也不清楚有機(jī)質(zhì)如何進(jìn)入團(tuán)聚體。其關(guān)鍵原因是缺乏類似于13C/14C示蹤有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)的方法來示蹤團(tuán)聚體周轉(zhuǎn)路徑，也導(dǎo)致團(tuán)聚體動態(tài)模型模擬研究難以取得突破。

　　最近，中國科學(xué)院南京土壤研究所研究員彭新華團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)干濕交替顯著提高了稀土元素氧化物與土壤顆粒的結(jié)合能力，濕篩后回收率接近100%，加上稀土元素氧化物對微生物活性影響弱、氧化物顆粒小、易測定等特點(diǎn)，提出了稀土元素標(biāo)記團(tuán)聚體的方法(圖左)，即每一粒級團(tuán)聚體用一種稀土元素標(biāo)記，然后組合成土壤。根據(jù)稀土元素在不同粒級團(tuán)聚體的重新分布，提出了團(tuán)聚體周轉(zhuǎn)路徑與速率計算方法(圖右)。發(fā)現(xiàn)團(tuán)聚體向相鄰粒級的周轉(zhuǎn)比重較大，大團(tuán)聚體周轉(zhuǎn)速率要快于小團(tuán)聚體。添加外源有機(jī)質(zhì)顯著提高了周轉(zhuǎn)速率，團(tuán)聚體周轉(zhuǎn)速率與13C累積含量呈線性關(guān)系。這一成果近期發(fā)表于土壤學(xué)期刊Soil Biology & Biochemistry(Peng et al., 2017，109: 81-94)，得到國際同行的高度評價，認(rèn)為這是首次利用稀土元素和13C雙向標(biāo)記研究團(tuán)聚體動態(tài)變化，這篇文章最重要的貢獻(xiàn)是提出了計算團(tuán)聚體周轉(zhuǎn)速率，這一工作真正代表了團(tuán)聚體研究的領(lǐng)先水平。稀土元素示蹤團(tuán)聚體周轉(zhuǎn)研究方法將為揭示土壤有機(jī)碳物理固碳機(jī)制，構(gòu)建團(tuán)聚體周轉(zhuǎn)模型等提供強(qiáng)有力的手段。

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　　稀土元素標(biāo)記團(tuán)聚體的方法(左)和周轉(zhuǎn)路線圖(右)