长期秸秆全量覆盖免耕对黑土有机碳及其组分剖面分异的影响

张兴义; 李媛媛; Francisco Alberto Sosa; Yuriy Kravchenko; 李建业

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.017

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长期秸秆全量覆盖免耕对黑土有机碳及其组分剖面分异的影响

基础研究 | 更新时间：2026-10-21

- 长期秸秆全量覆盖免耕对黑土有机碳及其组分剖面分异的影响
- Effects of Long-Term No-Till with Full Straw Mulching on Profile Differentiation of Soil Organic Carbon and Its Fractions in Mollisols
- 水土保持学报 2026年40卷第5期页码：204-212
- 作者机构：
  
  1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030
  2.中国科学院东北地理与农业生态研究所，哈尔滨 150081
  3.奥比斯波·科伦布雷斯农业工业实验站，阿根廷图库曼省 T4101XAC
  4.乌克兰国立生命与环境科学大学，基辅 03041
- 作者简介：
  
  张兴义（1966—），男，博士，研究员，主要从事黑土农业生态研究。E-mail：zhangxy@iga.ac.cn
  李建业（1988—），男，博士，副研究员，主要从事黑土耕地退化修复与质量提升研究。E-mail：lijianye@iga.ac.cn
- 基金信息：
  
  中国科学院国际合作局国际伙伴计划项目(131323KYSB20210004);国家自然科学基金项目(42177312)
- DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.017
  中图分类号： S281
- CSTR：32310.14.stbcxb.2026.05.017
- 收稿：2026-03-17，
  
  修回：2026-04-02，
  
  录用：2026-04-08，
  
  网络首发：2026-07-24，
  
  纸质出版：2026-10-28
- 稿件说明：
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张兴义，李媛媛，Francisco Alberto Sosa，等.长期秸秆全量覆盖免耕对黑土有机碳及其组分剖面分异的影响［J］.水土保持学报，2026，40（5）：204-212.

Zhang Xingyi， Li Yuanyuan， Francisco Alberto Sosa ， et al. Effects of long-term no-till with full straw mulching on profile differentiation of soil organic carbon and its fractions in mollisols［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（5）：204-212.
张兴义，李媛媛，Francisco Alberto Sosa，等.长期秸秆全量覆盖免耕对黑土有机碳及其组分剖面分异的影响［J］.水土保持学报，2026，40（5）：204-212. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.017. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.05.017.

Zhang Xingyi， Li Yuanyuan， Francisco Alberto Sosa ， et al. Effects of long-term no-till with full straw mulching on profile differentiation of soil organic carbon and its fractions in mollisols［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（5）：204-212. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.017. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.05.017.

摘要

目的

为深入揭示长期保护性耕作对黑土质量恢复与固碳潜力的作用机制。

方法

本研究依托连续17 a的长期定位田间试验，系统探究秸秆全量覆盖免耕（NT）和传统耕作旋耕（CT）对黑土有机碳（SOC）及其组分在0~100 cm土壤剖面的分布特征与稳定机制的差异。

结果

1）与传统耕作旋耕（CT）相比，NT提升表层0~20 cm土壤的SOC含量和储量分别为23.38%和19.40%（

0.05），同时增加20~40、40~60、80~100 cm深层土壤的SOC含量，增幅分别达15.32%、33.06%和12.58%；2）NT差异化调控各碳组分，0~20 cm土层活性碳库颗粒有机碳（POC）含量增加72%，40~60 cm POC含量增加289%，各土层稳定碳库矿物结合态有机碳（MOC）含量均增加，40~60 cm增幅最大，达26%；溶解性有机碳（DOC）向深层60~100 cm迁移并积累，增幅达34%~54%，表明NT通过差异化途径优化土壤碳库结构；3）NT显著降低下层40~60 cm土壤体积质量9.93%，改善土壤团聚体结构和持水能力，形成“以结构保碳、以碳稳结构”的互馈机制。

结论

从长期、全剖面视角发现，秸秆全量覆盖免耕通过“物理保护-生物化学稳定-垂直迁移”协同机制，驱动黑土有机碳库从量变到质变的提升，为黑土地保护性耕作技术的长期效益评估与推广提供科学依据。

Abstract

Objective

This study aims to elucidate the mechanisms by which long-term conservation tillage affects black soil quality restoration and carbon sequestration potential.

Methods

Based on a 17-year long-term fixed-location field experiment， this study systematically investigated the differences in distribution characteristics and stabilization mechanisms of soil organic carbon （SOC） and its fractions in the 0-100 cm soil profile under no-tillage with full straw mulching （NT） and conventional rotary tillage （CT） of mollisols.

Results

1） Compared with CT， NT increased SOC con

tent and storage in the 0-20 cm surface layer by 23.38% and 19.40% （

0.05）， respectively. Meanwhile， NT enhanced the stability of deeper soil layers at 20-40， 40-60， and 80-100 cm， with increases of 15.32%， 33.06%， and 12.58%， respectively. 2） NT differentially regulated individual soil carbon fractions. In the 0-20 cm layer， the content of particulate organic carbon （POC）， a labile carbon pool， increased by 72%， and POC in the 40-60 cm layer increased by 289%. Mineral-associated organic carbon （MOC）， a stable carbon pool， increased in all layers， with the largest increase of 26% in the 40-60 cm layer. The dissolved organic carbon （DOC） pool migrated to and accumulated in the 60-100 cm layer， increasing by 34%-54%. These results indicate that NT optimized soil carbon pool structure through differentiated pathways. 3） NT significantly reduced soil bulk density in the 40-60 cm layer by 9.93%， improved soil aggregate structure and water-holding capacity， forming a mutual feedback mechanism of "carbon preservation through structural protection and structural stabilization through carbon enrichment".

Conclusion

From a long-term， whole-profile perspective， no-till with full straw mulching drives both qualitative and quantitative improvements of the SOC pool in mollisols through a synergistic mechanism of physical protection， biochemical stabilization， and vertical translocation. These findings provide scientific evidence for evaluating and promoting the long-term benefits of conservation tillage in mollisol regions.

关键词

Keywords

references

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