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全球变暖是如今人类社会广泛关注的焦点议题,由此引起的温度与降水的变化也必将对土壤有机碳含量及组成产生影响。本文通过室内培养试验,研究了未添加和添加玉米秸秆条件下不同温度(10、30和50℃)和水分(30%WHC、60%WHC、250%WHC),对土壤有机碳及其组分(团聚体有机碳、水溶性有机碳及腐殖质碳)含量以及腐殖物质结构特征的影响。为增强土壤固碳功能、缓解大气CO2浓度升高、促进农业可持续发展提供理论依据,主要研究结果如下:1、与未添加玉米秸秆的对照相比,添加玉米秸秆后,土壤总有机碳含量显著增加。随培养温度的增加,未添加和添加玉米秸秆处理的土壤总有机碳的顺序为10℃>30℃>50℃,这表明高温不利于土壤总有机碳的积累。随培养时间的延长,未添加和添加玉米秸秆处理的土壤总有机碳含量均降低。2、与未添加玉米秸秆的对照相比,添加玉米秸秆后,土壤易氧化有机碳含量显著增加。随培养温度的增加,未添加和添加玉米秸秆处理的土壤易氧化有机碳含量的顺序为10℃>30℃>50℃,这表明高温不利于土壤易氧化有机碳的累积。3、与未添加玉米秸秆的对照相比,添加玉米秸秆后,土壤中2~0.25 mm粒级团聚体的含量、土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均显著增加,不稳定团粒指数(ELT)降低,这表明添加玉米秸秆能增加土壤团聚体的稳定性。随培养温度的增加,未添加和添加玉米秸秆处理的土壤中2~0.25 mm粒级团聚体的含量、土壤MWD和GMD的顺序10℃>30℃>50℃,土壤ELT依次为50℃>30℃>10℃,这表明高温不利于土壤大团聚体的形成,破坏了土壤团聚体的稳定性。随培养时间的延长,未添加玉米秸秆的处理,在10和30℃培养条件下,2~0.25 mm粒级大团聚体的含量、MWD和GMD均增加,土壤ELT降低;相反,在50培养条件下,土壤中2~0.25 mm粒级大团聚体的含量、土壤MWD和GMD均降低,而土壤ELT增加。添加玉米秸秆的处理,随培养时间的延长土壤中2~0.25 mm粒级大团聚体的含量、土壤MWD和GMD均降低,而土壤ELT增加。与未添加玉米秸秆的对照相比,添加玉米秸秆显著增加了土壤各粒级团聚体有机碳含量;随培养温度的增加,未添加和添加玉米秸秆处理的土壤各粒级团聚体有机碳含量呈降低的趋势,这表明高温不利于土壤团聚体有机碳的累积。随培养时间的延长,未添加和添加玉米秸秆处理的土壤各粒级团聚体有机碳含量均降低。4、与未添加玉米秸秆的对照相比,添加玉米秸秆以后,土壤水溶性物质(WSF)和腐殖质组分(可提取腐质物质-HE、胡敏酸-HA、富里酸-FA)碳含量均显著增加。随培养温度的增加,未添加玉米秸处理的WSFC含量均表现为50℃处理要显著高于10和30℃处理,添加玉米秸秆处理均表现10和50℃处理要显著高于30℃处理。随培养温度的增加,土壤HEC、HAC和FAC的含量依次为10℃>30℃>50℃,这表明,高温不利于土壤腐殖质有机碳的累积。随着培养时间的延长,除HAC有增加的趋势外,未添加和添加玉米秸秆土壤中水溶性物质和腐殖质组分的碳含量均有降低的趋势。添加玉米秸秆同时也增加了土壤腐殖物质的胡富比(CHA/CFA)、胡敏酸(HA)的logK和E465/E665值;随培养温度的增加,土壤腐殖物质的CHA/CFA、HA的logK和E465/E665值均有降低的趋势,这表明高温培养条件加快了HA分子结构的老化、减弱了它的胶体功能并降低了活性,同时使HA的分子结构变得复杂。随培养时间的延长,土壤腐殖物质的CHA/CFA有增加的趋势。5、不同水分培养试验研究结果表明,土壤总有机碳含量和腐殖质组分含量均随培养水分含量的增加而降低。其中250%水分处理和其他水分处理之间达到了差异的显著性水平。然而,土壤水溶性有机碳的含量随着土壤含量水量的的增加而显著增加。从固态C NMR波谱,可以看出土壤腐殖质中烷基C/烷氧C,脂族C/芳香C,疏水C/亲水C的比值,其中胡敏酸的这一比值表现为250%WHC>30%WHC≈60%WHC,30%WHC≈60%WHC>250%WHC和250%WHC>60%WHC≈30%WHC;而胡敏素分别是:250%WHC>30%WHC≈60%WHC,60%WHC≈250%WHC>30%WHC和30%WHC≈250%WHC>60%WHC。以上研究结果表明,土壤水分含量过高不利于土壤总有机碳和腐殖质组分的积累,促进了土壤水溶性有机碳的累积。虽然土壤水分含量对胡敏酸和胡敏素的化学成分的影响结果不一致,但这两种腐殖物质的烷基C/烷氧C的比值,均为高水分培养条件下要高于低水分培养条件。含水量较低的土壤水溶性有机碳含量更高,土壤胡敏酸和胡敏素分解程度更高,致使含水量较低的土壤有机碳含量高于含水量较高的土壤。我们的研究结果将会为理解土壤腐殖物质在特殊的土壤水分条件下的行为和机制提供理论依据。