土壤有机碳是维持农田土壤肥力的重要基础。植物源碳可直接或经分解后保留在土壤中，而微生物源碳则由微生物同化作用以残体形式积累，二者通过不同途径共同维系土壤有机碳库。区域尺度上，气候条件和农田管理方式均会影响植物源碳和微生物源碳的积累，但有机物料施用对两源碳积累的影响及关键驱动因素尚不明确。

针对这一科学问题，中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土保护与利用学科组研究人员依托黑土区黑河、富锦、龙江和公主岭4个跨越不同气候与土壤条件的田间定位试验，利用木质素酚和氨基糖生物标志物技术，系统分析了区域尺度上有机物料施用下植物源碳和微生物源碳的积累特征，阐明了外部因素（气候及农田管理）及土壤内部因素（土壤生物及非生物因素）对两源碳积累的影响机制。研究结果表明，有机物料施用能够促进植物源碳和微生物源碳的积累；与常规耕作相比，深翻配合有机物料施用对20-35cm土层两源碳积累的影响更显著，其中植物源碳增加13.7~159.6%，微生物源碳增加了4.3~268.2%（图1）。进一步分析发现，微生物源碳对土壤有机碳（SOC）的贡献大于植物源碳，其中真菌残体碳的平均贡献达到了42.3%；虽然植物源碳的平均贡献仅为9.5%，但其对有机物料施用表现出更明显的响应（图2）。路径分析发现，植物源碳主要受农田管理和土壤生物因素驱动，而微生物源碳则主要受气候和土壤生物及非生物因素驱动（图3）。该研究明确了黑土植物源碳和微生物源碳的差异化积累特征及其与农田管理和区域气候的关系，为优化黑土区有机物料施用措施、提升土壤肥力提供了科学依据。

图1 不同耕作和有机物料管理措施下植物源碳与微生物源碳的积累特征

图2 植物源碳和微生物源碳对土壤有机碳的贡献及其相关关系

图3 气候与农田管理影响植物源碳和微生物源碳积累的路径模型

研究成果近期发表于国际土壤学期刊 Soil & Tillage Research。黑土保护与利用学科组博士研究生张乃文为论文第一作者，邹文秀研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金区域联合基金（U24A20632）、黑龙江省杰出青年基金（JQ2024D002）和国家现代农业产业技术体系（CARS04）等联合资助。

论文信息：Zhang Naiwen, Biswas Asim, Liu Chunzhu, Wu Zhimin, Han Xiaozeng, Chen Xu, Lu Xinchun, Zou Wenxiu. Contrasting accumulation of plant- and microbial-derived carbon under organic amendments across the Northeast China climate gradient. Soil & Tillage Research, 2027, 267, 107572.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.still.2026.107572