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增強(qiáng)巖石風(fēng)化(Enhanced Rock Weathering)是近年來(lái)提出的一種通過(guò)施用硅酸鹽礦物粉末(如硅灰石)來(lái)捕獲大氣CO?的重要途徑。此外，硅酸鹽礦物的添加還能通過(guò)改善土壤理化性質(zhì)和微生物活性，促進(jìn)土壤有機(jī)碳(SOC)的穩(wěn)定化。其中，礦物結(jié)合有機(jī)碳(MAOC)因其較高的穩(wěn)定性和較長(zhǎng)的停留時(shí)間，對(duì)長(zhǎng)期土壤碳儲(chǔ)存具有關(guān)鍵作用。然而，硅灰石添加如何影響MAOC的形成，尤其是在不同土壤類型中的響應(yīng)差異，尚不明確。

為此，研究以湖南會(huì)同縣的杉木人工林和玉米農(nóng)田土壤為研究對(duì)象，開(kāi)展為期60天的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，添加5%(w/w)的硅灰石粉和13C標(biāo)記葡萄糖，并采用1?O標(biāo)記技術(shù)測(cè)定微生物碳利用效率(CUE)和生物量周轉(zhuǎn)。結(jié)果表明，硅灰石添加使森林土壤和農(nóng)田土壤的13C-MAOC分別顯著增加171%和252%，顯著促進(jìn)了MAOC的形成。然而，兩類土壤的碳固定機(jī)制存在明顯差異：森林土壤中MAOC的增加主要源于pH升高(提高3.5個(gè)單位)和有效磷增加所帶動(dòng)的微生物CUE提高;而農(nóng)田土壤中雖CUE未顯著改變，但微生物更傾向于將碳用于合成代謝而非分解排放，從而提高了MAOC形成效率(達(dá)76.2%)，表現(xiàn)出更高的碳固定效率。

該研究首次系統(tǒng)揭示了硅灰石添加在不同土壤類型中促進(jìn)MAOC形成的機(jī)制差異，強(qiáng)調(diào)了微生物代謝路徑和礦物-有機(jī)質(zhì)相互作用在土壤碳固定中的關(guān)鍵作用。研究成果為優(yōu)化農(nóng)田和森林土壤管理、提升土壤碳匯功能提供了理論依據(jù)和技術(shù)路徑。

研究成果以“Similar mineral-associated organic carbon formation but distinct efficiencies by powdered wollastonite addition between two soils”為題，于2025年發(fā)表于《Soil Biology and Biochemistry》期刊上。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)所畢業(yè)博士顏詠雪和陰黎明副研究員為共同第一作者，張偉東研究員為通訊作者。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFF1303003)、國(guó)家自然科學(xué)基金(U22A20612)、湖南省科技創(chuàng)新計(jì)劃(2024RC4029)等項(xiàng)目的資助。