当前位置:首页>农业>Soil|吉林农业大学窦森教授土壤有机质团队:操作定义的POM增加常被过度解读为SOM增加——磁分离技术初步量化未有机质化秸秆与生物炭

Soil|吉林农业大学窦森教授土壤有机质团队:操作定义的POM增加常被过度解读为SOM增加——磁分离技术初步量化未有机质化秸秆与生物炭

  • 2026-10-27 03:06:38
Soil|吉林农业大学窦森教授土壤有机质团队:操作定义的POM增加常被过度解读为SOM增加——磁分离技术初步量化未有机质化秸秆与生物炭

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

Ray R. Weil:把土壤学写得像生活本身一样鲜活

中国农大教授李保国:全民都需要懂点大地的语言—土壤学

《土壤学与生活》原书作者Ray教授与主译者李保国教授、徐建明教授等一起来到第23届世界土壤学大会会展现场交流

中国农大李保国教授:土壤学是大地的语言

“您翻开第十五版的《土壤学与生活》,就是在挖掘一个多世纪以来一直处于土壤学前沿的叙事”

享誉世界的土壤学教材,土壤学爱好者的高端科普 |《土壤学与生活》(原书第15版)

朱永官院士领衔主编,《土壤科学前沿》重磅问世!

深耕土壤科学前沿 赋能生态永续发展——《土壤科学前沿》新书发布

《土壤科学前沿》新书发布 | 院士高度肯定浙江大学出版社

预售开启 | 第23届世界土壤学大会同款“用地养地”智慧,《中国先民的智慧:用地养地有妙招》限量抢先购

全国优势科研单位30余位专家学者整合研究秸秆还田的土壤与环境效应

破解生态迷局,你需要一张全景地图 | 重磅新书《高级生态学》发布

联结地球系统科学与生命健康科学的战略纽带:健康地学
新书速递 | 教育部战略性新兴领域“十四五”教材《土壤与地下水污染防治》

土壤氮转化过程:新方法与新认识

本书是国家出版基金项目“土壤生态学研究前沿”丛书之一。它将微生物学的微观奇迹与农业可持续发展的宏观需求完美联结,为你打开解磷微生物应用的新视野,让磷素管理工作迈向新高度。

破解磷困局:微生物驱动的农业绿色革命/《土壤磷素的生物转化》新书推荐/国家出版基金项目

“黄河流域易盐渍区高效生态农业技术创新丛书”推荐
张佳宝院士序|《多时空尺度的土壤盐渍化、环境问题和灌排研究与实践》出版
重磅上新|科学 + 技术 + 政策,全方位解读盐渍化灌排治理
山东师范大学校长张建序|《多时空尺度的土壤盐渍化、环境问题和灌排研究与实践》出版

接轨国际标准!国内首部盐渍土制图标准化技术手册来了

新书推荐|《干旱区农田水盐运移模拟与调控》出版

《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》由联合国粮农组织 / 国际原子能机构粮食和农业核技术联合中心水土管理和作物营养科专家穆罕默德·扎曼、李恒所著。著者长期致力于改善土壤、水资源与肥料管理的生产实践,为促进国际社会农业积极适应气候变化做出了贡献。

该书回顾了全球土壤盐渍化的历史和治理成败经验,旨在制定盐度和钠化度的评估技术规程,完善盐渍化土壤的缓解和适应措施,创新和推进核技术和同位素技术等的应用,为可持续地利用盐碱地提供可行性方案。该书具有先进性、指导性和实用性,能够切实解决生物盐碱农业所遇到的实际问题。该书可为进行景观和农田土壤盐渍化评估和诊断,利用核技术和同位素技术制定边际土壤可持续利用战略的技术研究人员、一线管理人员提供参考和借鉴。

康绍忠院士序|《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》出版发行

张佳宝院士序|《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》出版发行

新书推荐 |《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》出版发行

Rainer Horn 博士,德国基尔大学教授,世界著名土壤物理学家。现任中-欧土地和土壤合作专家组委员,曾任世界土壤联合会(IUSS)主席,IUSS土壤物理委员会、土壤技术委员会以及第三工作组主席、土壤耕作研究组织主席、德国土壤学会主席等土壤学术组织重要职位。Horn教授在不饱和土壤力学理论创新和应用、土壤物理多尺度过程、土壤力学与水力学、物理化学和生物学等多学科交叉研究等方面取得巨大成就,并成功应用于指导固废处理、地质工程安全以及电缆地下埋藏等社会经济多方面。发表100余篇期刊论文,数十部土壤学专著以及数百篇技术报告,荣获美国土壤学会、美国农学会会士,罗马尼亚、波兰、德国土壤学会以及国际土壤耕作研究组织等学术团体先后授予Horn教授荣誉会员称号。

该书由赵英博士和张斌博士组织,邀请了诸多从事土壤物理研究的中青年工作者共同翻译。他们花费很大精力把该教材引进国内,可使更多的科研人员系统了解土壤物理学,对推动我国土壤物理学的发展意义重大。

邵明安院士序|《土壤物理学精要——过程、功能、结构和力学导论》

《土壤物理学精要——过程、功能、结构和力学导论》出版—赵其国院士序

新书 |《土壤物理学精要——过程、功能、结构和力学导论》

中国科学院院士朱永官带领一群“土壤高级玩家”,一同创作出了本部集科学性、趣味性和前瞻性于一体的科普著作——《鲜活的土壤》,以科研者的视角和深入浅出的笔触,向大众讲述了土壤的本质、功能、土壤污染问题以及由此带来的粮食安全问题等人们关心和感兴趣的话题。

书中不仅涵盖了土壤的形成、分类、功能等基础内容,还深入探讨了土壤与生态环境、人类健康、文明演变进程等方面的紧密联系。用丰富的科研数据与成果揭示了土壤作为农业生产之基、生态系统之本的不可替代作用,更强调了在当前全球环境变化与资源约束加剧的背景下,科学合理地利用土地资源,对于维护国家粮食安全、促进生态平衡、实现经济社会可持续发展乃至推动人与自然和谐共生的战略价值。

精选土壤好书,长按识别二维码了解

土壤好书
重金属污染防治丛书:夏金兰教授团队《微生物-矿物相互作用驱动重金属生物浸出和固定原理及调控途径》正式出版
Ray R. Weil:把土壤学写得像生活本身一样鲜活
《盐渍土制图技术手册》最新版——平衡粮食安全与生态安全之道
祝贺 | 《鲜活的土壤》入选“2026年中国科学院优秀科普图书作品”
朱永官院士领衔主编,《土壤科学前沿》重磅问世!
预售开启 | 第23届世界土壤学大会同款“用地养地”智慧,《中国先民的智慧:用地养地有妙招》限量抢先购
重磅上新|科学 + 技术 + 政策,全方位解读盐渍化灌排治理
接轨国际标准!国内首部盐渍土制图标准化技术手册来了
全国优势科研单位30余位专家学者整合研究秸秆还田的土壤与环境效应
新书 | 构建理论·融合学科·涵养情怀:一本“三位一体”的《土地科学导论》
中国工程院重大咨询项目“中国农业发展战略研究(2050)”成果核心要点
“您翻开第十五版的《土壤学与生活》,就是在挖掘一个多世纪以来一直处于土壤学前沿的叙事”
破解生态迷局,你需要一张全景地图 | 重磅新书《高级生态学》发布
享誉世界的土壤学教材,土壤学爱好者的高端科普 |《土壤学与生活》(原书第15版)
《污染生态学》新作上市:一部解锁污染密码、连接前沿理论与修复实践的“生态新华章”
新书速递|华南所(应急所)新著《珠三角镉砷污染农田安全利用和综合防治关键
国科大研究生教材上新:骆永明、滕应主编《土壤修复学》正式出版
新书速递 | 教育部战略性新兴领域“十四五”教材《土壤与地下水污染防治》
《演化:微生物如何塑造地球》:“地球之王”的百般武艺,一本书全看懂
重金属污染防治丛书:20年研究工作总结,谭文峰教授团队《土壤重金属形态与生物有效性》正式出版
近期文章推荐
中国科学家首次在联合国权威土壤治理平台上发表主旨演讲
写得太好了,建议所有做土壤有机碳的研究人员都是去学一下,太关键了!
一滴特殊的水,如何揭开土壤微生物的秘密?
南土所科研成果|Advanced Science :校正表观氮激发偏差揭示亚洲稻区氮肥盈余与亏缺风险格局
土壤为什么有不同颜色(把自然讲给你听)
国内首部再生农业系统性评价指南在链博会上发布
Nature 综述 | 气候变化加剧粮食“隐性饥饿”,基因编辑技术破解营养安全难题
中国农业大学张福锁院士团队最新文章丨中国农业四十年:从“多施肥增产”到“提效率稳产”
中国农大教授李保国:全民都需要懂点大地的语言—土壤学
8月7日在兰州市举办“第五届全国健康土壤生态与植物营养生理学术论坛”
合作、转载、入群,请加13926117407微信号(或发邮件至149996384@qq.com)
亲爱的读者,微信推送规则又调整了。为了避免我们“失联”,恳请您将我们设为“星标”。只需三步:①点击顶部蓝字 → ②点击右上角“…” → ③选择“设为星标”。这样,我们每次的新鲜推送,都会准时出现在你面前。

“有用就点在看,下次第一时间收到。”

最新文章

随机文章