土壤团聚体是土壤结构的基本单元，是土壤健康的关键属性之一，它与土壤有机质耦合作用共同影响土壤质量。一般认为土壤团聚体通过有机质的胶结、微生物的捆绑缠绕和电性吸引而形成，这一过程中土壤有机质的作用不可替代。土壤有机质增加可促进土壤团聚体的形成，土壤团聚体的形成和周转又反过来保护土壤有机质，二者耦合作用微观机制的控制因子较多，前期已提出许多概念模型揭示二者的耦合作用关系及过程，但仍缺乏定量化描述，已有研究均是针对表层土壤开展，对土壤母质熟化初期二者之间耦合关系的研究甚少。

中国科学院东北地理与农业生态研究所土壤物质循环学科组研究人员基于黑龙江海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的黑土母质熟化定位试验，量化研究了退化到极端的黄土状成土母质熟化过程中土壤团聚体和土壤有机碳的耦合作用机制，进一步阐明了不同生态系统和农田有机物料还田措施下二者的响应特征。研究区分了夏季和冬季土壤不同组分碳的腐解和转化速率参数，建立了黑土母质熟化过程中土壤有机质、土壤结构和土壤团聚过程的CAST模型，发现母质在熟化初期，多年生自然植被恢复和农田化肥加秸秆还田措施使土壤中>0.25 mm的大团聚体比例增加，特别是其内颗粒有机质含量显著增加，而0.053–0.25 mm的微团聚体和<0.053 mm的粉黏粒比例减少。土壤初级团聚化首先发生于植物腐解形成的有机质碎片周围，有机碎片被黏粒包裹不断形成闭蓄态组分，闭蓄态组分不断分解，包裹于其外的初级大团聚体不断形成。初级大团聚体继续分解破碎，又形成次级微团聚体、大团聚体和粉黏粒。该初级团聚化过程更多受母质属性影响，受田间施化肥和秸秆等有机物质还田量的影响很小。农田管理措施通过改变有机质在不同粒径团聚体中的转运效率，影响土壤的次级团聚化过程，进而影响土壤团聚体周转及其内部保护的土壤有机质的稳定化过程。研究还揭示了土壤团聚体内部有机碳组分的化学结构和稳定性机制，发现外源碳更多的被固存在微团聚体内的粉黏粒组分中，主要以烷基碳、芳香族碳和羰基碳等稳定性较强的碳为主，这部分碳受团聚体的物理保护作用较大，更多来源于微生物活动的代谢产物。而在较大粒径的大团聚体或粗颗粒有机质中，来源于植物残体的烷氧碳更多，更容易被微生物和植物分解利用。研究结果对于揭示土壤有机质与团聚体的耦合作用机制、正确评价退化黑土的肥力快速恢复过程及有机质稳定性机制具有重要意义。

该研究由东北地理所李娜副研究员（青促会会员），韩晓增研究员，哈尔滨师范大学苑亚茹博士等共同完成。系列研究成果发表在《Advances in Agronomy》、《Journal of Soils and Sediments》、《应用生态学报》和《生态学杂志》期刊上。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院青促会项目和东北地理所优秀青年项目共同资助。论文信息表如下：

Li N, You MY, Han XZ*, et al. Modeling soil aggregation at the early pedogenesis stage from the parent material of a Mollisol under different agricultural practices. Advances in Agronomy. 2017, 142, 181-214.

LI N*, Long JH, Han XZ*, et al. Molecular characterization of soil organic carbon in water-stable aggregate fractions during the early pedogenesis from parent material of Mollisols. Journal of Soils and Sediments. 2020, https://doi.org/10.1007/s11368-020-02563-w.

李娜, 韩晓增*, 盛明, 等. 东北黑土成土母质培肥过程中土壤肥力变化特征. 应用生态学报, 2020, DOI: 10.13287/j.1001-9332.202004.026

苑亚茹, 韩晓增, 李娜*, 等. 不同熟化措施对黑土母质发育的新成土壤有机碳库的影响. 生态学杂志, 2020, DOI: 10.13292/j.1000-4890.202004.007.