文章信息

原名：Temperature effects on cropland soil particulate and mineral-associated

organic carbon are governed by agricultural land-use types

译名：在农业土地利用类型的调控下温度对农田土壤颗粒和矿物结合有机碳的影响

期刊名称：Geoderma (影响因子：6.114)

发表年份：2024.06.22

通讯作者：李启全

第一单位：四川农业大学资源学院

文章亮点

土地利用类型对SOC组分具有显著影响。

温度变化对SOC组分影响的作物类型具有依赖性。

净初级生产力在调节温度对SOC的组分具有重要作用。

01研究背景

该研究针对气候变化背景下土壤有机碳（SOC）的动态变化及其对农田管理的响应进行了深入分析。鉴于土壤是陆地生态系统中最大的碳库，其固碳潜力对缓解全球气候变化至关重要，文章通过在中国四川盆地收集的871个表层土壤样本，应用随机森林模型和偏相关分析方法，探讨了农业土地利用类型及温度变化对SOC组分，特别是POC和MAOC的影响。研究发现，土地利用类型是影响SOC组分的主导因素，且不同土地利用方式下的SOC组分对温度变化的响应存在显著差异。这些结果强调了在不同农业土地利用背景下，准确评估土壤碳固存潜力和预测未来SOC变化的重要性，为制定有效的土壤碳管理策略提供了科学依据。

02研究方案

该研究通过在中国四川盆地收集的871个表层土壤样本，运用随机森林模型和偏相关分析等统计方法，系统地研究了农业土地利用类型和温度变化对土壤有机碳（SOC）组分，特别是颗粒有机碳（POC）和矿物结合有机碳（MAOC）的影响，揭示了土地利用类型是影响SOC组分的主导因素，并且指出了温度变化对SOC组分的影响依赖于具体的作物类型，为准确预测未来农田SOC变化和评估农田土壤碳固存潜力提供了重要的科学依据。

03研究结果

该篇文献的研究结果表明，土壤有机碳（SOC）在中国四川盆地的农田中表现出显著的空间异质性，其中颗粒有机碳（POC）占SOC总量的32.54%，且SOC含量较高的土壤中POC的比例更大。研究强调了农业土地利用类型在调控SOC组分中的主导作用，揭示了旱地、水田和旱地-水田轮作土地在POC和矿物结合有机碳（MAOC）含量上存在显著差异。此外，研究发现平均温度与SOC组分之间的相关性受作物类型的影响，在旱地和旱地-水田轮作土地中显著，而在水田中则不显著。进一步分析显示，净初级生产力（NPP）在调节温度对SOC组分影响中发挥了关键作用。研究结果还指出，温度对POC和MAOC的影响在不同作物类型间存在差异，表明作物管理措施和环境条件共同决定了SOC对气候变化的响应。这些发现对于改进土壤碳模型，准确预测未来气候变化条件下农田SOC的动态变化，以及评估农田土壤碳固存潜力具有重要的科学意义，并为制定有效的土壤碳管理策略提供了依据。

Fig. 1. Location of the Sichuan Basin in China and spatial distribution of the soil sampling sites. a, The location of the study area. b, The sampling sites for the three agricultural land-use types. Numbers in parentheses indicate the number of soil samples for different agricultural land-use types.  

Fig. 2. Distributions of cropland SOC fractions in the Sichuan Basin. a-b, Spatial distributions of soil particulate organic C (POC, a) content and soil mineralassociated organic C (MAOC, b) content. c, relationship between POC/SOC ratio and total SOC. 95 %CI, 95 % confidence interval of the mean. d, relationship between MAOC/SOC ratio and total SOC. C. Li et al.

Fig. 3. Controls of cropland SOC fractions revealed by random forest model. a, Relative importance of independent variables for controlling soil particulate organic C (POC) content. b, Relative importance of independent variables for controlling soil mineral-associated organic C (MAOC) content. 

Fig. 4. Box plots of SOC fractions for the three agricultural land-use types. a, Box plot of soil particulate organic C (POC) content for the three agricultural landuse types. b, Box plot of soil mineral-associated organic C (MAOC) content for the three agricultural land-use types. Different capital letters indicated significant differences in SOC fractions among different agricultural land-use types (LSD test, p < 0.05). Numbers in parentheses indicated the mean of the SOC fraction.

Fig. 5. Partial correlations between SOC fractions and mean annual temperature. a, Partial correlation coefficients between soil particulate organic C (POC) content and mean annual temperature for the three agricultural land-use types. b, Partial correlation coefficients between soil mineral-associated organic C (MAOC) content and mean annual temperature for the three agricultural land-use types. ** and *** denoted significant correlation at the 0.01 and 0.001 level, respectively.  

Fig. 6. Correlations between SOC fractions and influencing factors within different agricultural land-use types. a, Pearson correlation coefficients between soil particulate organic C (POC) content and influencing factors for the three agricultural land-use types. b, Pearson correlation coefficients between soil mineralassociated organic C (MAOC) content and influencing factors for the three agricultural land-use types. *, ** and *** denoted significant correlation at the 0.05, 0.01 and 0.001 level, respectively.

04研究结论

  在中国四川盆地的农田土壤中，土壤有机碳（SOC）的分布和组成受到农业土地利用类型的显著影响，其中颗粒有机碳（POC）占SOC总量的32.54%，且SOC含量高的土壤中POC的比例更大。研究显示，旱地、水田和旱地-水田轮作土地的土地利用类型是影响SOC，尤其是POC和MAOC含量的关键因素，且旱地的POC和MAOC含量显著低于水田和旱地-水田轮作土地。此外，平均温度与SOC组分之间的相关性受土地利用类型的调节，仅在旱地和旱地-水田轮作土地中显著，而在水田中不显著。净初级生产力（NPP）在调节温度对SOC组分影响中起作用，且不同SOC组分对温度变化的敏感性可能因土地利用类型而异。研究结果强调，在预测未来农田SOC变化和评估农田土壤碳固存潜力时，必须考虑与土地利用类型相关的SOC组分控制机制，以便在碳模型中更准确地反映SOC的动态变化。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.116942

文献整理：董莹

审核：薛东鹤

文章信息

原名：Temperature effects on cropland soil particulate and mineral-associated

organic carbon are governed by agricultural land-use types

译名：在农业土地利用类型的调控下温度对农田土壤颗粒和矿物结合有机碳的影响

期刊名称：Geoderma (影响因子：6.114)

发表年份：2024.06.22

通讯作者：李启全

第一单位：四川农业大学资源学院

文章亮点

土地利用类型对SOC组分具有显著影响。

温度变化对SOC组分影响的作物类型具有依赖性。

净初级生产力在调节温度对SOC的组分具有重要作用。

01研究背景

该研究针对气候变化背景下土壤有机碳（SOC）的动态变化及其对农田管理的响应进行了深入分析。鉴于土壤是陆地生态系统中最大的碳库，其固碳潜力对缓解全球气候变化至关重要，文章通过在中国四川盆地收集的871个表层土壤样本，应用随机森林模型和偏相关分析方法，探讨了农业土地利用类型及温度变化对SOC组分，特别是POC和MAOC的影响。研究发现，土地利用类型是影响SOC组分的主导因素，且不同土地利用方式下的SOC组分对温度变化的响应存在显著差异。这些结果强调了在不同农业土地利用背景下，准确评估土壤碳固存潜力和预测未来SOC变化的重要性，为制定有效的土壤碳管理策略提供了科学依据。

02研究方案

该研究通过在中国四川盆地收集的871个表层土壤样本，运用随机森林模型和偏相关分析等统计方法，系统地研究了农业土地利用类型和温度变化对土壤有机碳（SOC）组分，特别是颗粒有机碳（POC）和矿物结合有机碳（MAOC）的影响，揭示了土地利用类型是影响SOC组分的主导因素，并且指出了温度变化对SOC组分的影响依赖于具体的作物类型，为准确预测未来农田SOC变化和评估农田土壤碳固存潜力提供了重要的科学依据。

03研究结果

该篇文献的研究结果表明，土壤有机碳（SOC）在中国四川盆地的农田中表现出显著的空间异质性，其中颗粒有机碳（POC）占SOC总量的32.54%，且SOC含量较高的土壤中POC的比例更大。研究强调了农业土地利用类型在调控SOC组分中的主导作用，揭示了旱地、水田和旱地-水田轮作土地在POC和矿物结合有机碳（MAOC）含量上存在显著差异。此外，研究发现平均温度与SOC组分之间的相关性受作物类型的影响，在旱地和旱地-水田轮作土地中显著，而在水田中则不显著。进一步分析显示，净初级生产力（NPP）在调节温度对SOC组分影响中发挥了关键作用。研究结果还指出，温度对POC和MAOC的影响在不同作物类型间存在差异，表明作物管理措施和环境条件共同决定了SOC对气候变化的响应。这些发现对于改进土壤碳模型，准确预测未来气候变化条件下农田SOC的动态变化，以及评估农田土壤碳固存潜力具有重要的科学意义，并为制定有效的土壤碳管理策略提供了依据。

Fig. 1. Location of the Sichuan Basin in China and spatial distribution of the soil sampling sites. a, The location of the study area. b, The sampling sites for the three agricultural land-use types. Numbers in parentheses indicate the number of soil samples for different agricultural land-use types.  

Fig. 2. Distributions of cropland SOC fractions in the Sichuan Basin. a-b, Spatial distributions of soil particulate organic C (POC, a) content and soil mineralassociated organic C (MAOC, b) content. c, relationship between POC/SOC ratio and total SOC. 95 %CI, 95 % confidence interval of the mean. d, relationship between MAOC/SOC ratio and total SOC. C. Li et al.

Fig. 3. Controls of cropland SOC fractions revealed by random forest model. a, Relative importance of independent variables for controlling soil particulate organic C (POC) content. b, Relative importance of independent variables for controlling soil mineral-associated organic C (MAOC) content. 

Fig. 4. Box plots of SOC fractions for the three agricultural land-use types. a, Box plot of soil particulate organic C (POC) content for the three agricultural landuse types. b, Box plot of soil mineral-associated organic C (MAOC) content for the three agricultural land-use types. Different capital letters indicated significant differences in SOC fractions among different agricultural land-use types (LSD test, p < 0.05). Numbers in parentheses indicated the mean of the SOC fraction.

Fig. 5. Partial correlations between SOC fractions and mean annual temperature. a, Partial correlation coefficients between soil particulate organic C (POC) content and mean annual temperature for the three agricultural land-use types. b, Partial correlation coefficients between soil mineral-associated organic C (MAOC) content and mean annual temperature for the three agricultural land-use types. ** and *** denoted significant correlation at the 0.01 and 0.001 level, respectively.  

Fig. 6. Correlations between SOC fractions and influencing factors within different agricultural land-use types. a, Pearson correlation coefficients between soil particulate organic C (POC) content and influencing factors for the three agricultural land-use types. b, Pearson correlation coefficients between soil mineralassociated organic C (MAOC) content and influencing factors for the three agricultural land-use types. *, ** and *** denoted significant correlation at the 0.05, 0.01 and 0.001 level, respectively.

04研究结论

  在中国四川盆地的农田土壤中，土壤有机碳（SOC）的分布和组成受到农业土地利用类型的显著影响，其中颗粒有机碳（POC）占SOC总量的32.54%，且SOC含量高的土壤中POC的比例更大。研究显示，旱地、水田和旱地-水田轮作土地的土地利用类型是影响SOC，尤其是POC和MAOC含量的关键因素，且旱地的POC和MAOC含量显著低于水田和旱地-水田轮作土地。此外，平均温度与SOC组分之间的相关性受土地利用类型的调节，仅在旱地和旱地-水田轮作土地中显著，而在水田中不显著。净初级生产力（NPP）在调节温度对SOC组分影响中起作用，且不同SOC组分对温度变化的敏感性可能因土地利用类型而异。研究结果强调，在预测未来农田SOC变化和评估农田土壤碳固存潜力时，必须考虑与土地利用类型相关的SOC组分控制机制，以便在碳模型中更准确地反映SOC的动态变化。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.116942

文献整理：董莹

审核：薛东鹤