作者：夏语含

来源：作者赐稿

有机物料（OM）进入土壤一般要经过有机质化过程（主要是经过微生物转化形成以腐殖质为主体的土壤有机质），并与土壤矿物结合，才能成为真正意义上的土壤有机质（SOM）。基于粒径分级定义的颗粒有机质（POM，>53 μm）本质上是操作定义的土壤组分，而非功能上的稳定有机质，其中包含大比例未充分有机质化的残留有机物料，仍保留着显著的原始有机物料的属性。然而，如何精准区分“未有机质化的残留有机物料”与“已转化形成的稳定土壤有机质”，是土壤有机质研究领域长期未能攻克的技术难题，这一缺陷直接导致操作定义的POM含量增加常被过度解读为SOM增加和碳固存增加，造成有机物料还田碳汇效应的系统性高估。

为此，吉林农业大学窦森教授团队选择常用玉米秸秆和生物炭，采用化学共沉淀法制备磁化秸秆与生物炭，通过磁分离技术分离不同培养阶段未有机质化的有机物料残体，初步量化了有机物料残体驱动的POM“表观增加”比例及其持续时间，为科学评估POM对SOM的贡献提供一种思路和手段。

操作定义POM存在显著“虚高”，未转化残体是“表观增加”的主要来源

本研究通过磁分离技术清晰揭示：传统粒径分级法测得的POM增量，绝大部分并非真正转化形成的稳定土壤有机质，而是未完成有机质化过程的外源有机物料残体。

从数量维度来看（图1），土壤填加秸秆和生物炭短期培养条件下，操作定义的POM组分呈现显著的“表观增加”特征，研究量化了这一“表观增加”的来源与动态变化：

与未填加有机物料处理（CK）相比，秸秆处理（CS）的POC/SOC比例在30、60、180和360天分别高出46.23%、31.05%、19.31%和10.54%；生物炭处理（Bc）分别高出41.58%、39.60%、39.15%和38.04%，两类处理均呈现POM显著增加的特征。然而，一旦通过磁分离去除未分解的外源有机物料残体，此前观测到的POM增量便基本消失。磁化秸秆处理（MCS）去除残体后，POC在SOC中的占比甚至略低于CK水平（因部分秸秆已转化为MAOM）；磁化生物炭处理（MBc）则回落至与CK无显著差异。这直接证明传统方法测得的POM“增加”很大程度上是未分解有机物料残体堆积造成的表观虚高。

图1 Proportion of POM-C contribution (POC/SOC) for different treatments at various incubation times. （来源于Copernicus出版社）

有机质化进程得到验证：唯有完成转化才能成为真正SOM

从质量维度来看（图2），磁分离技术清晰展现了两类有机物料截然不同的有机质化特征，玉米秸秆经历微生物分解转化后的秸秆残体，其H/C比随时间逐渐降低、O/C比逐渐升高，C/N比和碳浓度也逐步向矿物结合态有机质（MAOM）的化学特征趋近。说明随培养时间延长，CS残体正逐步向稳定SOM组分转化。

而生物炭则呈现相对较慢的有机质化特征，随培养时间延长，Bc残体在360天培养期间，元素组成向MAOM趋近很慢，说明其并未转化为真正意义上的SOM。

这一结果直接证明：不同有机物料的有机质化速率存在本质差异，并非所有进入POM组分的有机碳都等同于SOM增加；唯有经历有机质化过程、化学性质向MAOM特征趋近，才可能解读为真正的、稳定的土壤有机质。

图2 Van Krevelen diagram of atomic H/C and O/C ratios (a), and comparison of C/N ratio and carbon concentration (b) of magnetized organic residues, soil POM, and MAOM fractions at different incubation times.（来源于Copernicus出版社）

吉林农业大学博士研究生夏语含为第一作者，吉林农业大学窦森教授和吉林农业大学关松教授为论文共同通讯作者。

【引文方式】Xia, Y. H., Dou, S*., Guan, S., and Yalihong, D., Operational POM increases are over-interpreted as SOM stabilization: Quantifying untransformed straw and biochar residues via magnetic separation. Soil, 2026. https://doi.org/10.5194/soil-12-689-2026

【原文链接】

https://doi.org/10.5194/soil-12-689-2026