首次利用稀土元素和13C雙向標記研究團聚體動態變化

　　團粒結構是肥沃土壤的物質基礎，有機質是形成團粒結構的重要膠結劑。如何提高土壤有機碳，促進團粒結構形成一直為土壤學研究熱點。團聚體形成穩定與有機質周轉密切相關，目前已形成共識認為團聚體物理保護是土壤有機質周轉的關鍵機制。但是我們不知道有機質腐解過程中團聚體是由哪些小團聚體形成的，有機質礦化過程中大團聚體又破碎成哪些小團聚體，也不清楚有機質如何進入團聚體。其關鍵原因是缺乏類似于13C/14C示蹤有機質周轉的方法來示蹤團聚體周轉路徑，也導致團聚體動態模型模擬研究難以取得突破。

　　最近，中國科學院南京土壤研究所研究員彭新華團隊發現干濕交替顯著提高了稀土元素氧化物與土壤顆粒的結合能力，濕篩后回收率接近100%，加上稀土元素氧化物對微生物活性影響弱、氧化物顆粒小、易測定等特點，提出了稀土元素標記團聚體的方法（圖左），即每一粒級團聚體用一種稀土元素標記，然后組合成土壤。根據稀土元素在不同粒級團聚體的重新分布，提出了團聚體周轉路徑與速率計算方法（圖右）。發現團聚體向相鄰粒級的周轉比重較大，大團聚體周轉速率要快于小團聚體。添加外源有機質顯著提高了周轉速率，團聚體周轉速率與13C累積含量呈線性關系。這一成果近期發表于土壤學期刊Soil Biology & Biochemistry（Peng et al., 2017，109: 81-94），得到國際同行的高度評價，認為這是首次利用稀土元素和13C雙向標記研究團聚體動態變化，這篇文章最重要的貢獻是提出了計算團聚體周轉速率，這一工作真正代表了團聚體研究的領先水平。稀土元素示蹤團聚體周轉研究方法將為揭示土壤有機碳物理固碳機制，構建團聚體周轉模型等提供強有力的手段。

稀土元素標記團聚體的方法（左）和周轉路線圖（右）