秸稈直接還田及炭化還田對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分的影響綜述

中圖分類號(hào)：S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-1302（2025）10-0021-08

土壤有機(jī)碳是土壤重要的組成部分，是評(píng)價(jià)土壤肥力及土壤質(zhì)量狀況的重要指標(biāo)。但土壤有機(jī)碳的數(shù)量?jī)H表征有機(jī)碳礦化分解與合成平衡的結(jié)果，難以反映出土壤有機(jī)碳質(zhì)量和轉(zhuǎn)化速率的變化情況，且短時(shí)間內(nèi)很難監(jiān)測(cè)到土壤有機(jī)碳含量的變化情況；而土壤有機(jī)碳的活性組分，包括可溶性有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和微生物量碳，被認(rèn)為是土壤質(zhì)量變化、土壤有機(jī)碳早期變化的敏感指標(biāo)[1-7] 。

始重視秸稈資源的綜合利用，2013年國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，開始在全國(guó)范圍內(nèi)嚴(yán)格執(zhí)行禁止秸稈焚燒的規(guī)定，2023年中央一號(hào)文件提出支持秸稈綜合利用。秸稈綜合利用的一種重要方式就是秸稈還田[9-12]。因?yàn)樽魑锝斩捴泻胸S富的氮、磷、鉀大量元素，微量元素以及有機(jī)能源物質(zhì)，是一種重要的農(nóng)業(yè)資源[13]

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，同時(shí)也是秸稈大國(guó)，生產(chǎn)糧食的同時(shí)產(chǎn)生了很多作物秸稈[8]。但秸稈資源綜合利用水平和效率較低，農(nóng)戶更傾向于秸稈直接就地焚燒，不僅浪費(fèi)資源，還污染環(huán)境。因此，我國(guó)開

秸稈還田方式可分為秸稈直接和間接還田兩大類，其中秸稈直接還田是一種傳統(tǒng)的有機(jī)物料還田方式，在全球范圍被廣泛使用[14-16]。但秸稈直接還田仍存在一些弊端，一方面短期條件下秸稈不能完全腐解可能會(huì)導(dǎo)致病蟲害的加劇，另一方面還會(huì)增加溫室氣體的排放[17-18]。近些年來(lái)，在我國(guó)大力支持秸稈綜合利用的形勢(shì)下，秸稈炭化還田作為秸稈間接還田的方式之一，其研究熱度逐漸升高。秸稈炭化還田是以秸稈為原料制備的生物炭還田方式，生物炭是將各種生物質(zhì)材料在高溫和限制氧氣條件下熱解產(chǎn)生的穩(wěn)定和富碳的材料[19-22]。秸稈還田是增加土壤有機(jī)碳最直接的方法之一，且不同有機(jī)物料還田對(duì)土壤有機(jī)碳及其活性組分的組成、活性和存在方式的影響存在顯著差異[23-25] 。

關(guān)于土壤有機(jī)碳組分的劃分，當(dāng)前仍存在劃分標(biāo)準(zhǔn)各異的問題。本文在梳理土壤有機(jī)碳庫(kù)的分類時(shí)，重點(diǎn)闡述了活性有機(jī)碳的分類和定義，以秸稈直接還田和炭化還田作為2種主要的有機(jī)物料還田方式，分析了可能影響活性有機(jī)碳組分變化的因素，以期探索其變化規(guī)律，為秸稈等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物還田提供科學(xué)支撐。

1土壤有機(jī)碳庫(kù)的定義與分類

王壤有機(jī)碳的分類有3種方式，主要是根據(jù)有機(jī)碳的物理分類、化學(xué)分類和微生物分類[26]。近些年來(lái)，多數(shù)研究人員綜合土壤的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)，按照土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)時(shí)間分為活性有機(jī)碳庫(kù)、慢性有機(jī)碳庫(kù)和惰性有機(jī)碳庫(kù)，該分類方法目前使用較多，且該分類方法能更好地反映土壤有機(jī)碳的循環(huán)轉(zhuǎn)化過程[27-29]。其中，活性有機(jī)碳庫(kù)組分主要包括易氧化有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳和微生物量碳等，因其在土壤中的周轉(zhuǎn)速度較快，較易被微生物分解，常用作土壤碳循環(huán)和土壤質(zhì)量變化早期敏感的指標(biāo)[27.30-31]。慢性有機(jī)碳庫(kù)組分主要為顆粒態(tài)有機(jī)碳，介于活性有機(jī)碳和惰性有機(jī)碳之間，并且是腐殖化程度較低但活性較強(qiáng)的部分[27.32]。惰性有機(jī)碳組分主要包括難降解有機(jī)碳、礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳、腐殖酸有機(jī)碳等，其在土壤中周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，不易分解[27，33] 。

土壤活性有機(jī)碳雖然占全碳的組分較小，但能夠敏感地反映出土壤微小的變化且能夠準(zhǔn)確地反映出土壤肥力和土壤物理性質(zhì)的變化[34]。土壤活性有機(jī)碳組分包括：（1）易氧化有機(jī)碳（EOC），指土壤有機(jī)碳中能夠被 333mmol/LKMnO₄ 溶液氧化法進(jìn)行測(cè)定的活性有機(jī)碳，是土壤有機(jī)碳中最容易被氧化分解的部分[35-36]。（2）可溶性有機(jī)碳（DOC），是指在土壤有機(jī)碳中可溶于水或稀鹽溶液的部分有機(jī)碳，其中可溶于水的稱為土壤水溶性有機(jī)碳（WSOC）、稀鹽溶液提取的有機(jī)碳被稱為溶性有機(jī)碳（DOC），可溶性有機(jī)碳可以直接被微生物新陳代謝利用，同時(shí)也可以是微生物新陳代謝的產(chǎn)物，因此土壤中微生物的活性可以直接被可溶性有機(jī)碳含量所展現(xiàn)[27.37-38]。（3）微生物量碳（MBC），是指王壤中細(xì)菌、真菌、藻類和微小動(dòng)物等微生物體中直徑小于 0.5mm 活的和死的土壤微生物體所含的碳含量[39]。土壤微生物量碳與土壤有機(jī)碳含量和土壤養(yǎng)分的降解呈顯著的相關(guān)性，且微生物量碳是土壤中最活躍的有機(jī)碳組分[27.40]

2秸稈直接還田對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分的影響

秸稈直接還田對(duì)土攘活性有機(jī)碳組分的影響因素較多，本文僅從秸稈直接還田的2種方式、還田量的大小以及還田年份的長(zhǎng)短3個(gè)方面分析不同影響因素導(dǎo)致的活性有機(jī)碳組分含量的變化情況。

2.1秸稈直接還田方式對(duì)活性有機(jī)碳組分的影響

秸稈直接還田包括秸稈覆蓋還田和翻埋還田，秸稈直接還田的不同方式對(duì)活性有機(jī)碳組分含量具有較大的影響。秸稈覆蓋還田是將作物秸稈或者殘茬直接鋪蓋于土壤表面的一種還田方式[41]。秸稈覆蓋還田能增加土壤DOC、MBC、EOC的含量[42-44]。在秸稈覆蓋還田條件下，與 DOC、MBC 相比，EOC能更敏感地指示土壤總有機(jī)碳的變化，且EOC 對(duì)耕作方式變化的反應(yīng)也更為敏感[42 -43] ○

秸稈翻埋還田是目前普遍使用的一種還田方式，秸稈翻埋還田是將秸稈或者殘茬進(jìn)行粉碎、破茬，然后進(jìn)行旋耕、耙壓等機(jī)械作業(yè)，將秸稈埋在表層和淺層土壤的一種還田方式[41]。不論翻埋還田的深度如何，活性有機(jī)碳組分DOC、MBC、EOC的含量均變化顯著。李新華等發(fā)現(xiàn)，秸稈粉碎后埋于表層還田顯著提高了土壤活性有機(jī)碳組分DOC、MBC和EOC的含量[25]。孫印漢研究發(fā)現(xiàn)，秸稈粉碎旋耕直接還田提高土壤SWOC和MBC含量，在關(guān)中平原地區(qū)秸稈粉碎旋耕還田是較為合理的還田方式[45]。劉必東等發(fā)現(xiàn)，秸稈粉碎后深埋于 30cm 還田顯著提高了土壤EOC和DOC的含量，認(rèn)為EOC和DOC可作為評(píng)價(jià)土壤短期內(nèi)質(zhì)量變化影響的指標(biāo)，且秸稈還田配施氮肥也能顯著提高EOC、DOC的含量，發(fā)現(xiàn)秸稈還田配施氮肥 180kg/hm² 是黑土地區(qū)最佳施氮量處理組合[46] O

秸稈翻埋還田比覆蓋還田對(duì)土壤活性組分EOC、MBC、DOC的影響更顯著，因?yàn)榻斩挿鬯檫€田后，秸稈能更充分地與土壤結(jié)合，給微生物提供了適宜的生存環(huán)境，利于秸稈的分解和養(yǎng)分的釋放[47-49]。也有研究結(jié)果表明，秸稈覆蓋利于土壤活性有機(jī)碳的積累，秸稈翻埋還田利于有機(jī)碳的積累[50]。秸稈翻埋還田是目前使用較多的秸稈直接還田的方式，但在干旱區(qū)、半濕潤(rùn)半干旱區(qū)和半干旱區(qū)，使用較多的仍為秸稈覆蓋還田，覆蓋還田更有利于土壤抗旱保[51] C

2.2還田量對(duì)活性有機(jī)碳組分的影響

與秸稈不還田相比，秸稈還田可顯著提高土壤活性有機(jī)碳組分含量。還田量對(duì)活性有機(jī)碳組分存在一定的影響，按照秸科產(chǎn)量分為1/4量還田、1/2量還田、全量還田和2倍量還田進(jìn)一步闡明不同還田量對(duì)活性有機(jī)碳組分的影響。

微生物作用于作物秸稈，使其分解釋放出大量可溶性有機(jī)物，促使DOC含量增加；但是過量秸稈的輸入會(huì)導(dǎo)致土壤C/N失衡，進(jìn)一步降低土壤微生物的數(shù)量和活性，從而影響MBC含量;高C/N會(huì)導(dǎo)致秸稈不能完全降解，從而影響 EOC 含量[52-53]。秸稈還田量過少，也不利于活性有機(jī)碳含量的積累。在不同的地區(qū)不同的耕作制度下，最適宜還田量存在一定的差異。例如，在亞熱帶水稻土中，Dai等發(fā)現(xiàn)，全量秸稈還田的土壤活性有機(jī)碳組分SWOC、EOC、MBC含量高于1/2量秸稈還田，在 0～ 20cm 土層WSOC和EOC含量隨著秸稈還田率的增加而增加，MBC在 10～20cm 土層隨著秸稈還田率的增加而增加[6]。在成都平原水稻一油菜輪作體系中，李霞等發(fā)現(xiàn)秸稈還田增加土壤DOC、EOC、MBC的含量，雖然全量還田和2倍量還田的EOC、DOC、MBC的含量均顯著高于1/2量秸稈還田，但是兩者之間的差異不顯著，在成都平原水稻一油菜輪作體系下，全量秸稈還田為最佳還田量，利于活性有機(jī)碳組分含量的積累，可敏感地指示土壤有機(jī)碳含量的早期變化[54]。在東北黑土玉米區(qū)， Xu 等發(fā)現(xiàn)全量秸稈還田提高土壤活性有機(jī)碳組分含量的效果顯著高于1/2量秸稈還田[5]。在稻麥輪作體系中，胡乃娟等發(fā)現(xiàn)，稻麥輪作體系秸稈還田能顯著增加土壤DOC和MBC含量，但其中在稻麥輪作農(nóng)田2季均以 1/2 量秸稈還田MBC含量增加最大，連續(xù)2季以1/4量秸稈還田DOC含量增幅最大[53]。在黃土高原小麥玉米一年兩熟區(qū)，張靜等發(fā)現(xiàn) 9000kg/hm² 秸稈還田作為最適宜的秸稈還田量能顯著提高M(jìn)BC含量，且土壤碳的固持和供給效果最佳[55]。

2.3還田時(shí)間對(duì)活性有機(jī)碳組分的影響

按照還田時(shí)間，將1＼～4年還田視為短期秸稈還田，5年及以上為長(zhǎng)期秸稈還田來(lái)闡明有機(jī)碳組分含量的變化規(guī)律。

有研究表明，在短期秸稈還田條件下， 0～10cm 王層活性有機(jī)碳組分含量主要受秸稈還田因素的影響， 10～20cm 土層活性有機(jī)碳組分含量不僅受秸稈還田因素的影響，還受耕作方式的影響[56]。關(guān)于秸稈短期還田對(duì)活性有機(jī)碳含量的影響，目前沒有一致的研究結(jié)果。例如，Chen等發(fā)現(xiàn)，與EOC相比，秸稈在3年短期還田更能顯著增加MBC、DOC含量，可能因?yàn)镋OC占總有機(jī)碳的比例相對(duì)較高[57]。但有研究表明，2 年短期秸稈還田不僅能顯著增加MBC、DOC含量，還能顯著增加EOC含量[56]。也有研究表明，1年短期秸稈直接還田能顯著提高土壤SWOC和EOC的含量，雖對(duì)土壤MBC的影響并不顯著，但有提高土壤MBC含量的趨勢(shì)，長(zhǎng)期秸稈還田將利于提高土壤 MBC 含量[34]。Hu等通過4年中短期秸稈還田試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，秸稈還田能顯著增加土壤DOC含量，但對(duì)EOC和MBC含量的影響不顯著，但秸稈還田后土壤EOC、MBC均有增加的趨勢(shì)，長(zhǎng)期秸稈還田將利于提高EOC、MBC含量[52]。關(guān)于短期秸稈還田活性有機(jī)碳組分含量變化情況各不相同，可能是由于地理位置、生態(tài)條件及還田量的差異所致。

長(zhǎng)期秸稈還田均可增加土壤活性有機(jī)碳組分EOC、DOC、MBC的含量。例如，Yuan等通過6年長(zhǎng)期秸稈還田試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，秸稈還田能顯著增加土攘EOC、DOC、MBC的含量，通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)秸稈還田后土壤EOC和MBC含量增幅程度小于秸稈還田配施鉀肥[58]； Xu 等研究發(fā)現(xiàn)，10年長(zhǎng)期秸稈還田能顯著增加土壤SWOC、MBC的含量，且從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，秸稈還田是提高有機(jī)碳固存的有效手段[5]；皇甫呈惠等的研究結(jié)果也表明，10年長(zhǎng)期秸稈還田能顯著增加土壤DOC、EOC 的含量[59];Yan等研究也發(fā)現(xiàn)，10年長(zhǎng)期秸稈還田能顯著增加土壤DOC、MBC的含量，且MBC和DOC是影響土壤微生物群落的主要因素[60]

此外，Yuan等和皇甫呈惠等均發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期秸稈還田配施氮肥或者鉀肥比單獨(dú)秸稈還田對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分含量的影響大[58-59]，方凱等也發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期定位試驗(yàn)秸稈還田配施化肥顯著增加DOC含量[61]。而且眾多研究也表明，短期秸稈還田配施化肥比單獨(dú)秸稈還田更顯著的增加活性有機(jī)碳組分的含量[52.62]。目前對(duì)于化肥使用方面仍存在一定的爭(zhēng)論，主要問題在于農(nóng)田種植時(shí)化肥對(duì)土壤以及農(nóng)產(chǎn)品造成污染，從而對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和安全造成一定的影響，需嚴(yán)格控制化肥用量[63]。秸稈還田是目前使用較多來(lái)改善土壤污染和退化問題的一種方式[64]。綜上可知，秸稈還田配施適量的化肥對(duì)于有機(jī)碳活性組分含量的增加、土壤固碳以及土壤質(zhì)量和土壤肥力的提升存在一定的益處（表1），為今后化肥減量施用提供一定的參考。

3秸稈炭化還田對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分的影響

生物質(zhì)炭是由成分復(fù)雜各異的含碳物質(zhì)構(gòu)成，輸入到土壤中可直接影響土壤中有機(jī)碳組成的變化，尤其是土壤活性有機(jī)碳組分[65]。對(duì)于秸稈炭化還田對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分的影響，將從秸稈炭的自身特性和外在因素2個(gè)方面展開分析相關(guān)組分的變化情況及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

3.1秸稈炭自身特性對(duì)活性有機(jī)碳組分的影響

目前，生物炭制備工藝使用最多的是慢速熱裂解，由于炭化的原材料、制炭工藝和熱解條件的不同，生物炭的理化性質(zhì)也表現(xiàn)出一定的差異[66-67] 。接下來(lái)將從秸稈炭熱解溫度、炭化原材料2個(gè)方面闡述對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分的影響。

3.1.1不同熱解溫度對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分的影響研究證明， 500^qC 左右制備的生物炭是能被農(nóng)田土壤利用的一個(gè)最佳制備溫度，因?yàn)檩^高炭化溫度制備的生物炭還田會(huì)造成土壤活性有機(jī)碳組分含量下降，一方面是因?yàn)楦邷刂苽涞纳镔|(zhì)炭的脂肪族碳和其他活性有機(jī)碳的成分較低，且脂肪族碳能快速被微生物分解利用；另一方面是由于高溫制備的生物質(zhì)炭具有較大的比表面積，比表面積是決定生物質(zhì)炭吸附力的關(guān)鍵因素，而生物質(zhì)炭可以吸附土壤WSOC及其他小分子有機(jī)物質(zhì)到其空隙內(nèi)或外表面上，隔離微生物及其產(chǎn)生的胞外酶與孔隙內(nèi)有機(jī)質(zhì)的接觸，強(qiáng)烈抑制被吸附有機(jī)質(zhì)的可利用性[5]。例如，趙世翔等發(fā)現(xiàn)，不論溫度高低（300、400，500，600°C ）制備的生物炭還田在初期均提高土壤MBC、WSOC、EOC的含量，但隨著熱解溫度的升高，其含量降低;在培養(yǎng)后期，相對(duì)低溫（ ?400?C ）

制備的生物炭還田依然增加土壤活性有機(jī)碳組分的含量，而相對(duì)高溫（ Φgt;400^°C ）制備的生物炭還田則降低了土壤MBC、EOC、WSOC的含量，可能是因?yàn)榈蜏氐纳镔|(zhì)炭芳香化程度較低，保留了較多的脂肪族結(jié)構(gòu)及其他活性有機(jī)碳成分；而高溫制備的生物質(zhì)炭芳香化程度較高，脂肪族碳及其他活性有機(jī)碳成分較低，且在黃土高原區(qū)， 500‰ 制備的生物質(zhì)炭是農(nóng)田土壤利用的最佳制備溫度[65]。馬莉等將棉花秸稈分別在4 5 0 ～ 6 0 0～ 5 0 下熱解制備，發(fā)現(xiàn)低溫?zé)峤馍锾浚?450‰ ）對(duì)土壤EOC、MBC含量的提高作用顯著高于高溫?zé)峤馍锾?（600，750^°C） ），且發(fā)現(xiàn)土壤DOC含量主要受生物炭施用量的影響，受生物炭熱解溫度的影響不大，可能是因?yàn)橐环矫嫔锾繜峤鉁囟仍礁撸瑢?duì)土壤DOC的吸附能力越強(qiáng)，使得DOC淋洗越少；另一方面是熱解溫度升高，使得其自身的DOC 含量下降[68]

500^°C 左右制備生物質(zhì)炭還田不僅在黃土高原區(qū)、新疆灰漠土區(qū)適宜，通過文獻(xiàn)搜集發(fā)現(xiàn)在大部分地區(qū)多數(shù)秸稈炭化還田一般都是秸稈在 500^°C 左右的厭氧條件下進(jìn)行高溫裂解制備而成的[69-72]3.1.2炭化原材料不同對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分的影響目前，大部分生物炭的原材料為農(nóng)作物的秸稈，且作物秸稈炭化還田可顯著增加土壤活性有機(jī)碳組分的含量。例如，羅梅等以油菜秸稈為原料進(jìn)行炭化還田發(fā)現(xiàn)，適量的油菜秸稈生物炭還田可顯著提高土壤 DOC、MBC、EOC 的含量[73];Chen 等以煙草秸稈為原料進(jìn)行炭化還田也發(fā)現(xiàn)，秸稈炭化還田后提高了土壤中 DOC、EOC、MBC 的敏感性[74]；Yang等以稻草為原料進(jìn)行炭化還田也發(fā)現(xiàn)，秸稈炭化還田后顯著提高了土壤MBC、SWOC 的含量[75]。

因?yàn)樯锾窟€田增加了外源有機(jī)物的投入，促進(jìn)不 穩(wěn)定有機(jī)碳的積累，進(jìn)一步改善了土壤性質(zhì)和肥力。

但Bednik等，以廚房垃圾、切割的綠草、咖啡渣、小麥秸稈、向日葵殼和山毛櫸木屑為原材料在550‰ 氮?dú)鈼l件下進(jìn)行熱解，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)早期（ lt;90d） 施用生物炭后土壤DOC含量迅速增加，但切割的綠草制備的生物炭施用后土壤DOC含量沒有變化，且發(fā)現(xiàn)只有廚房垃圾在整個(gè)培養(yǎng)周期（360d）均顯著提高了活性有機(jī)碳組分含量，可見廚房食物垃圾生物炭含有更多的不穩(wěn)定化合物，且更容易受到微生物的攻擊[76]

綜上可知，不同的炭化原材料對(duì)活性有機(jī)碳組分含量的影響不同，通過大量文獻(xiàn)搜集發(fā)現(xiàn)，目前研究的大多數(shù)農(nóng)作物秸稈生物炭還田后均能顯著提高土壤活性有機(jī)碳組分的含量；且有研究表明，廚房食物垃圾生物炭相比農(nóng)作物秸稈生物炭還田對(duì)活性有機(jī)碳組分含量、土壤質(zhì)量的提高均具有更好的效果，給后續(xù)生物炭還田研究提供了一條新的思路。

3.2外在因素對(duì)秸稈炭還田后土壤活性有機(jī)碳組分的影響

秸稈炭化還田對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分的影響不僅受到生物質(zhì)炭自身特性，還受到還田量、土壤條件等的影響，下面將從還田量和土壤條件2個(gè)方面闡明其變化規(guī)律。

3.2.1秸稈生物炭還田量對(duì)活性有機(jī)碳組分的影響秸稈生物炭不同還田量對(duì)活性有機(jī)碳組分具有顯著的影響，有研究表明，土壤DOC含量受熱解溫度的影響不大，主要受到生物炭的施用量的影響[68]。高濃度生物炭還田均能增加土壤活性有機(jī)碳組分DOC、MBC、EOC的含量，例如， Hu 等以香蕉和木薯為原料制備生物炭開展研究，發(fā)現(xiàn)生物炭施用對(duì)活性有機(jī)碳組分的影響不僅與原材料有關(guān)，還與生物炭的還田量有關(guān)；高濃度的香蕉秸稈生物炭還田可顯著提高土壤DOC含量，但低濃度香蕉秸稈生物炭和所有濃度的木薯秸稈生物炭均對(duì)土壤DOC的影響不顯著，可能是因?yàn)椴煌瑵舛鹊奶砑訉?duì)土壤微生物生活環(huán)境造成一定的影響[77]。Wang等也發(fā)現(xiàn)，低濃度的生物炭對(duì)土壤DOC影響不大，高濃度的生物炭則顯著增加了土壤 DOC 濃度[78]。Zhang等研究發(fā)現(xiàn)，土壤MBC的含量隨著生物炭添加比例的增加而增加，可能一方面是由于秸稈生物炭的添加對(duì)土壤理化性質(zhì)的改善；另一方面是因?yàn)橥寥繫BC很大程度上依賴土壤有機(jī)質(zhì)作為基質(zhì)，有機(jī)碳的增加也會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致土壤MBC含量的增加[79]。趙世翔等也發(fā)現(xiàn)，生物炭輸入后的前期（ 1～ 60d）提高了土壤MBC、DOC、EOC的含量，且隨著生物炭添加比例的增加而增加，但在生物炭輸入后的后期（ （61～360d） ，相對(duì)低溫 （?400‰ ）制備的生物質(zhì)炭輸入依然增加了土壤活性有機(jī)碳的含量，并且隨著添加比例的增加而增加，而相對(duì)高溫0 gt;400^°C ）制備的生物質(zhì)炭則降低了土壤MBC、DOC以及EOC的含量，且隨著添加比例的增加而降低[65]

3.2.2生物炭還田后土壤類型對(duì)其活性有機(jī)碳組分的影響不同土壤類型對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分的影響不同。Durenkamp等研究發(fā)現(xiàn)，黏土中MBC含量隨著生物炭的添加而增加，研究者發(fā)現(xiàn)生物炭對(duì)土壤MBC含量的影響與生物炭自身特性和土壤類型相關(guān)[80]。例如，Yang等發(fā)現(xiàn)，在大陸性季風(fēng)氣候、年降雨量 705mm 的褐土上，秸稈炭化還田增加土壤活性有機(jī)碳組分含量[81]；羅梅等的研究結(jié)果表明，在亞熱帶季風(fēng)氣候、年降水量 1086.6mm 的紫色土中，適宜的生物炭還田可以提高DOC、MBC和EOC 含量[73]。但Yan 等研究發(fā)現(xiàn)，在亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候、年平均降水量為 1 410～1 762mm 的紫色土和水稻土中進(jìn)行秸稈炭化還田均能增加土壤EOC、MBC的含量，而在紫色土中DOC含量沒有顯著變化，但在水稻土中DOC含量顯著增加，導(dǎo)致差異的原因可能是土壤質(zhì)地、 pH 值和土壤C/N的差異[82]

綜上可知，秸稈炭化還田對(duì)活性有機(jī)碳組分的影響，不僅與秸稈炭自身特性有關(guān)，還與還田量、土壤條件有關(guān)，自身特性和外在因素共同影響活性有機(jī)碳組分的含量（表2）。通過文獻(xiàn)搜集發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)秸稈炭化還田均能顯著增加活性有機(jī)碳的組分，提高活性有機(jī)碳組分的靈敏性，作為早期土壤質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)。

4結(jié)論

近些年來(lái)，人們對(duì)于秸稈還田在提高土壤有機(jī)碳庫(kù)方面存在的巨大潛力關(guān)注度越來(lái)越高[83]。土壤活性有機(jī)碳組分DOC、MBC、EOC是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)短期變化的敏感指標(biāo)，掌握土壤活性有機(jī)碳組分的變化情況有助于更好地觀察土壤總有機(jī)碳的變化，更好地指導(dǎo)土壤固碳和作物生產(chǎn)[84] 。

秸稈還田相當(dāng)于增加外源有機(jī)物的輸入，殘茬可能進(jìn)入活性碳庫(kù)，為微生物提供充足的碳源，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)、繁殖，活性碳組分主要來(lái)源于微生物分解的有機(jī)物質(zhì)以及秸稈腐解物，有利于進(jìn)一步活性有機(jī)碳的積累，提高土壤肥力[25.56]。秸稈直接還田能增加土壤活性有機(jī)碳組分的含量，但對(duì)于可能存在的影響因素總結(jié)歸納得較少。通過文獻(xiàn)搜集發(fā)現(xiàn)，秸稈直接還田的2種方式、秸稈還田量以及秸稈還田年限均會(huì)對(duì)活性有機(jī)碳含量造成一定的影響。秸稈直接還田的2種方式均可增加土壤活性有機(jī)碳組分的含量，且土壤EOC對(duì)覆蓋還田的反應(yīng)敏感性高于土壤DOC、MBC指標(biāo)；長(zhǎng)時(shí)間秸稈還田可顯著增加土壤活性有機(jī)碳組分的含量，短期還田的含量變化仍存在一定的爭(zhēng)議。在秸稈炭化還田方面，土壤活性有機(jī)碳組分主要受到以炭化溫度和炭化原材料為主，還包括生物炭還田量和土壤條件的影響。多數(shù)研究表明， 500^°C 左右炭化溫度制備的秸稈生物炭還田，既可以保持土壤有機(jī)碳的高穩(wěn)定性，又可以保持土壤活性有機(jī)碳組分的含量[65，68]。目前，大多數(shù)炭化還田研究均以作物秸稈為原材料，近年來(lái)有研究將廚余食物垃圾作為炭化原材料進(jìn)行還田，結(jié)果表明，廚余食物垃圾還田對(duì)活性有機(jī)碳的增加效果要比秸稈的效果好[76]

秸稈還田和秸稈炭化還田相比，秸稈炭化還田后的DOC含量要大于秸稈還田，因?yàn)樯锾恐写嬖谪S富的含氧官能團(tuán)，有助于其吸附性能；但炭化還田的MBC含量要低于秸稈還田，Yang等認(rèn)為，與秸稈相比生物炭的碳是惰性的，不易被微生物所利用[81，85]。從可持續(xù)利用的角度來(lái)看，與秸稈還田相比，秸稈炭化還田更能有效地改善土壤質(zhì)量，利于土壤固碳[81，86-87] 。

5存在問題與研究展望

有機(jī)物料還田后土壤活性有機(jī)碳含量變化受到環(huán)境因素、人為因素的影響較大，目前對(duì)于有機(jī)物料還田后活性有機(jī)碳含量變化規(guī)律仍存在爭(zhēng)議。

目前對(duì)于有機(jī)物料還田后土壤活性有機(jī)碳組分含量變化的研究仍停留在常規(guī)角度，可進(jìn)一步運(yùn)用多維組學(xué)技術(shù)闡釋不同有機(jī)物料還田后造成活性有機(jī)碳組分含量變化差異的作用機(jī)理。

后續(xù)研究可借助新型技術(shù)（如地理信息系統(tǒng)），多學(xué)科、跨領(lǐng)域、大尺度、全方位地進(jìn)行綜合研究，揭示有機(jī)物料還田后影響土壤活性有機(jī)碳含量的各種因素及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。

全球氣候變化導(dǎo)致溫度升高 .CO₂ 濃度升高、氮沉降等問題對(duì)秸稈等外源有機(jī)物料還田后作物-土壤-大氣之間碳循環(huán)過程造成一定的影響，研究土壤中碳的動(dòng)態(tài)變化，有利于進(jìn)一步深人理解陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過程。

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