东北黑土区是全球重要的高产肥沃耕作区，但长期高强度利用导致该区域土壤结构恶化、有机碳含量显著下降，严重制约了农业可持续发展。长期有机物料施用是提升黑土有机碳的重要措施。外源碳进入土壤后，一方面可能形成微生物残体而被保留，另一方面也可能通过激发效应促进原有有机碳分解。土壤团聚体孔隙为微生物碳转化提供了重要微环境，但其如何影响新鲜碳向微生物残体的转化及激发效应，尚不清楚。

针对上述问题，研究团队依托中国科学院海伦农业生态实验站的长期有机物料施用定位试验，以典型黑土为研究对象，综合采用¹³C-葡萄糖示踪培养、扫描电子显微镜、氮气吸附及氨基糖同位素分析技术，探究长期有机物料施用下的团聚体孔隙结构、微生物残体形成及其与激发效应的关系。研究发现，长期秸秆还田和有机肥施用显著改善了土壤团聚体结构（图1）。与单施化肥相比，有机物料处理使孔隙密度提高59.12%~122.89%，微孔体积提高239.31%~412.81%，并降低了平均孔径，形成更加细密的孔隙环境。同时，新输入的葡萄糖碳以微生物残体形式被回收的比例提高173.6%~326.5%。其中，有机肥更有利于细菌残体形成，秸秆还田则更有利于真菌残体形成。不同施肥方式下，激发效应也存在明显差异。在大团聚体中，单施化肥产生较强的正激发效应，相对激发效应达到+115.12%，而有机肥处理表现为−25.38%的负激发效应。进一步分析表明，微生物残体碳回收率与激发效应呈显著负相关，且孔隙密度和真菌残体碳回收率是预测激发效应变化的重要指标（图2）。该研究将长期施肥形成的团聚体孔隙结构与新鲜碳的微生物转化过程相关联，表明长期有机物料施用下形成的细密孔隙环境伴随着更多新鲜碳向微生物残体转化，并与较弱的正激发效应密切相关，为理解黑土有机碳固持过程及优化有机物料还田管理提供了新的科学依据。

图1 四种粒径分级中团聚体表面的扫描电子显微照片

图2 有机物料施用下土壤团聚体结构、微生物残体与激发效应之间的关系

相关研究成果发表在环境科学类重要国际期刊《Resources, Environment and Sustainability》（中科院一区TOP）上，由特别研究助理高明（第一作者）、邹文秀研究员（通讯作者）等人共同完成。研究工作得到国家自然科学基金联合基金项目（U24A20632）、国家自然科学基金项目（42607631）、黑龙江省杰出青年科学基金项目（JQ2024D002）、国家现代农业产业技术体系（CARS04）以及吉林省博士后人才择优资助项目（E63E6006）的支持。

论文信息如下：

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Ming Gao, Yuxuan Ji, Chunzhu Liu, Yuanchen Zhu, Xiaozeng Han, Xu Chen, Xinchun Lu, Jun Yan, Asim Biswas, Wenxiu Zou, 2026, Priming effect linked to soil aggregate architecture and fresh carbon retention as microbial necromass under organic amendment: evidence from a 32-year fertilization experiment, Resources, Environment and Sustainability, 28, 100393.

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.resenv.2026.100393