一、简介

21世纪，减少温室气体（GHG）排放是减少全球变暖和气候变化有害影响的重大挑战。大气二氧化碳（CO 2）浓度已从280 mg·kg -1（前工业时代）增加到412.48 mg·kg -1（2020年），考虑到工业情景，预计到2050年CO 2浓度将增加一倍涉及高碳排放[ 1 ][ 2 ]。CO 2浓度升高归因于化石燃料燃烧、砍伐树木以及废物沉积等。全球对能源的过度需求（475 Quads）及其不断增长的消耗率（每年 2.5%），特别是在发展中国家，最终导致化石燃料燃烧增加。不同的研究人员使用不同的模型来研究居民、富裕程度和技术进步对CO 2排放的影响。CO 2产生与人口发展之间的直接正相关有助于监测CO 2水平随人口增加而上升的情况。按每年1.3%的速度增长，世界人口可能会从2008年的67亿增加到2050年的95亿[ 3]。据观察，富裕程度对 CO 2排放量的最大影响是人均国内生产总值达到 10,000 美元，并且随着富裕程度的增加而下降[ 4 ]。这表明，预计未来几年的人口和经济增长将加剧温室气体排放，从而有可能对全球气候产生破坏性变化。农业土壤在调节碳（C）循环方面发挥着关键作用，因为土壤有机碳（SOC）几乎占陆地总碳储存量的10％[ 5 ]。将大气中的CO 2封存在陆地土壤中是缓解气候变化的可能解决方案之一。

全球植物生物量通过光合作用捕获约 1100 亿吨 C yr -1，其中等量的 C通过呼吸（自养和异养呼吸）以及植物和动物残留物的同时分解以CO 2的形式返回到大气中。土壤在有机质 (OM) 中储存了约 16000 亿吨碳，其中 7000 亿吨碳以碳酸盐矿物的形式储存在土壤中，深达 1 m 的层中。大气中大约有8000亿吨的碳以CO 2的形式存在，并且自20世纪初以来一直在逐渐增加[ 6 ]。

不同的农业实践导致温室气体排放，其中包括 SOC 产生的 CO 2、肠道发酵产生的甲烷 (CH 4 ) 排放以及合成肥料和粪肥释放的一氧化二氮 (N 2 O) [ 7 ]。温室气体排放估算表明，以 CO 2当量 (CO 2 -eq) 计算的每公顷全球变暖的潜力在不同的耕作制度中存在显着差异。据报道，稻麦种植系统的全球变暖潜力相当于 1823 kg CO 2-eq，而相反，涉及饲料、园艺、蔬菜和玉米-小麦的其他种植系统的全球变暖潜力据观察为245、117、188和410 kg CO 2 -eq [ 8 ] 。此外，与稻麦系统（2862 kg CO 2 -eq ha −1 ）相比，多样化种植系统（1547 kg CO 2 -eq ha −1 ）每公顷的全球变暖潜力仅为46% [ 8 ] 。

印度恒河冲积平原 (IGP)（北纬 21°45'、东经 74°15' 至北纬 31°0'、东经 91°30'）覆盖面积约 43.7 m ha 的大片区域，延伸超过 8 个农田。生态区（AER）和 14 个农业生态分区（AESR），其中包括旁遮普邦、北方邦、哈里亚纳邦、北阿坎德邦、德里、比哈尔邦、西孟加拉邦、喜马偕尔邦、拉贾斯坦邦北部以及特里普拉邦等邦[ 9]。IGP 覆盖印度 13% 的地理范围，贡献了 50% 的粮食产量。稻麦种植制度是 IGP 中最普遍的作物轮作制度，尽管这种种植制度危及农业可持续性和农场盈利能力。这是因为稻麦种植制度与产量较低、土壤健康状况恶化、地下水位下降以及残留物燃烧造成的空气污染有关[ 10 ]。

土壤有机碳（SOC）在维持土壤肥力、环境保护以及可持续农业方面发挥着至关重要的作用[ 11 ][ 12 ][ 13 ]。因此，SOC被认为是重要的土壤成分，并被视为监测生态功能的决定因素[ 14 ]。一般来说，印度农田土壤的SOC含量较低，比世界平均水平和欧洲分别低30%和50%以上[ 15]]。因此，提高农业土壤的SOC被认为是农业科学领域关注的一个重大问题。除了天气和土壤条件等环境因素外，SOC存储的变化主要受人类活动的影响[ 16 ][ 17 ][ 18 ]。

增加土壤有机碳 (SOC) 含量的有前景的方法是：1) 提高 OM 施用到土壤中的速率，2) 降低 OM 分解速率，最终促进 SOC 储存，3) 提供通过提高内部聚集体和有机矿物复合物的稳定性对SOC进行机械保护[ 19 ]。C在土壤中的停留时间受土壤质地、原生植被、气候和排水条件等多种因素的影响。这些因素决定了固碳的数量甚至质量。团聚体是土壤结构和孔隙特征的主要决定因素，而土壤结构和孔隙特征反过来又影响土壤碳储存的能力[ 20]]。因此，更好的聚合为聚合内的 C 提供了更大的保护。另一方面，各种土壤碳库的变化及其在不同大小团聚体中的分布对耕作操作、施肥、施肥和其他管理措施更为敏感。因此，需要对 SOC 动态进行详细的实验，并对几种保护措施、施肥和施肥下的早期信号进行评估，以制定修复退化土地和保持土壤健康和可持续性的规划和政策。

2. 影响土壤有机碳总量及其转化的耕作和保护措施

土壤保持耕作系统被认为是可持续农业的主要组成部分，涉及减少耕作操作并在土壤表面保留至少 30% 的植物残体 [ 21 ]。集约化农业显着降低了土壤的碳含量，尤其是上层土壤的碳含量，因为传统的耕作操作显着提高了土壤温度和通气性，从而加速了土壤中碳分解的脆弱性以及通过增加氧化速率和增强微生物活性而造成的损失[ 22 ][ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]。土壤结构是指土壤颗粒排列成某些称为土壤团聚体的单元[ 26]。据观察，耕作操作直接解体土壤团聚体，刮除土壤中的菌丝网络[ 27 ][ 28 ]，并因对土壤有机质含量、土壤微生物生长和活性的负面影响而间接破坏土壤团聚体的形成和稳定性。及其群落结构[ 28 ]-[ 33 ]。杜塔和戈卡莱 [ 34] 观察到土壤的容重（BD）会受到耕作操作和轮作的影响，其中对表土层的影响更大；据报道，与传统方法相比，保护地块的容重值较低，这是由于保护地块中土壤扰动最少，土壤压实量减少。一些研究人员认为，采用保护性耕作代替传统耕作方法不仅可以通过降低 SOC 损失来提高土壤碳储量[ 35 ][ 36 ]，同时还可以在相当程度上减少温室气体排放[ 37 ][ 38 ]。帕里哈尔等人。, [ 39] 还发现，与其他处理相比，CT 系统下的全球变暖潜力更大。据 Dong等人报道，与 SOC 含量范围为 3.17 至 20.42 kg·m -2 的其他地块相比，在保护地块中报告了更高的 SOC 值（图 1 (a)） 。[ 40 ]。保护地表土的最小扰动有助于增加 OM 的积累，这可能是 SOC 水平较高的原因。顶层的最小扰动也减少了微生物对土壤的侵袭，从而防止了有机质的腐烂（图1（a））。常规耕作地块的 SOC 水平较低，范围为 2.08 至 7.92 kg·m −2。Wang等人发现，在保护性耕作下，比传统耕作增加了 0.21 和 0.51 g C kg 土壤-1 yr -1 。，[ 41 ]分别以旱田和水稻种植为例。米哈等人。，[ 42 ]记录了在七年的保护性耕作中，30厘米深度的表层土壤的SOC水平提高了约19.7%。张等人还观察到，与传统耕作相比，免耕条件下表土层（30 厘米）的 SOC 显着上升。, [ 43]。连续耕作破坏了土壤团聚体，使更多的土壤暴露于微生物的侵袭，导致有机质和有机碳的腐烂速度加快，这可能是传统地块中有机碳含量低的原因[ 44 ]。

此外，据报道，秸秆还田处理可以提高土壤中小团聚体和微团聚体中土壤有机质和细团聚内颗粒有机质（iPOM）的含量。与土壤表层相比，深层中与 iPOM 相关的 C 浓度明显较低[ 45 ]。朱等人。, [ 46]揭示了土壤中的总有机碳（TOC）和活性有机碳部分受到秸秆管理的影响，并报道了与没有作物秸秆还田的处理相比，0-21厘米土壤深度的TOC和活性碳含量更高。农作物秸秆还田。在土壤深度为 0 - 7 层的无秸秆还田 (PN) 处理地块进行耕作时，TOC、溶解有机碳 (DOC)、微生物生物量碳 (MBC) 和易氧化有机碳 (EOC) 的含量显着减少cm 和 7 - 14 cm 之间，而在比较其他处理时，无秸秆还田 (RN) 的旋耕在 14 - 21 cm 土壤深度处表现出最低的 TOC 和 MBC（图 1）(b))。耕作操作促进了土壤的干燥-再湿润和冻融现象，从而增加了大团聚体分解为微团聚体的速度，最终通过不稳定碳和 SOC 的矿化导致 EOC 损失 [ 46 ] [ 47 ]。对农田的研究表明，保护性耕作（免耕和少耕）对 SOC 的积累具有显着的积极影响。耕作强度的增加加剧了富含碳的大团聚体分解为碳含量较低的微团聚体。

土壤表层（0 - 15 cm）表现出保护性耕作的显着影响

总碳（TC）、总无机碳（TIC）、TOC和可氧化土壤有机碳（SOC）[ 48 ]。100%残茬管理的宽床移栽水稻和零耕小麦的TC和SOC含量分别为11.93和10.73 g·kg -1 ，10.98和9.38 g·kg -1宽幅床移栽水稻和零耕小麦分别进行 50% 的残茬管理。与传统耕作的移栽水稻栽培相比，零耕宽幅小麦栽培的TC、TIC、SOC和OC含量分别增加了约53.6%、33.3%、38.7%和41.9%，无论残留物如何掺入或残留保留。另一方面，与不涉及残留管理的处理相比，在残留保留的情况下，TC、TIC、SOC 和 OC 含量分别增加了 6.4%、7.4%、8.7% 和 10.6%。

库马尔等人。，[ 49 ]报道了在没有残留保留的常规耕作下，与没有残留保留的零耕作和有残留保留的减少耕作相比，SOC和不稳定的碳分数更低。而相对于采用残余保留处理的减少耕作，在采用残余保留处理的零耕作中，除颗粒有机碳 (POC) 外，不稳定碳分数 (32% - 52%) 显着增加。此外，零耕保留残留和减少耕作保留残留处理表现出相同的 SOC 水平（21.2 g·kg -1和 20.3 g·kg -1， 分别）。在所研究的土壤碳组分中，轻组分有机碳 (LFOC) 和溶解有机碳 (DOC) 被标记为最敏感，因为它们表明 SOC 的变化受耕作作物实践的影响。在残留保留的零耕中，SOC水平遵循趋势，即200 kg N ha −1 > 160 kg N ha −1 > 和120 kg N ha −1地块，并且显着高于对照地块（高出37%） ，分别为 33% 和 21%）。残留物保留/掺入处理的不稳定碳库也明显高于仅施用化肥的处理（表1）[ 49 ]。

印度北部的沙壤土、壤土和粘壤土在稻麦种植系统的常规耕作下表现出 0.44、0.51 和 0.60% 的 SOC 浓度，而在零耕 (ZT) 实践下观察到 0.60 和 0.70% 的增量 [ 50 ]。在这两种耕作方法下，在所有三种土壤中都观察到 OC 随着深度的显着减少，其中与传统耕作下的表层（0 - 15 cm）相比，15 - 30 cm 层的 OC 突然减少，零耕条件下不那么明显。在 ZT 下，表层和地下土壤中的重组分 C 均有所增加，这在粗质土壤中尤为明显。

戈什等人。，[ 51 ]观察到不稳定碳的显着季节性变化，在二月至三月期间表现出最大值，并随后下降到十月。4 月至 9 月期间碳的不稳定部分含量较低，可能是由于以 OM 形式存在的新鲜碳的分解速度较快，以及雨季径流造成的损失较大[ 52 ]。Awanish [ 53 ]观察到 C 分数的显着偏差，特别是在表层（0 - 5 厘米）。比较 C 分数时，在 0 - 5 cm 内观察到 F 4（不稳定）> F 1（非常不稳定）> F 2（不稳定）= F 3 （不太不稳定）的顺序，即 F 4 > F 1 >对于土壤深度低于 5 cm 和 15 - 30 cm 的情况，分别为F 3 > F 2和 F 4 > F 1 > F 2 > F 3 。总体而言，注意到 C 含量在深度方向上的下降，这对于非常不稳定的部分 (F 1 ) 来说更为明显。F 1的贡献0 - 5 和 5 - 15 cm 土壤深度的 TOC 比例约为 40% 或更高，而在较深的土壤深度（15 - 30 和 30 - 45 cm），超过 50% 的 TOC 是由较少的土壤贡献的。不稳定和非不稳定部分表明土壤中碳的顽固形式。表层 TOC 浓度的增加可能是由于保护性耕作减少了土壤扰动和增加了土壤表面残留回报的综合作用。因此，本节总结了影响总有机碳的不同耕作和保护措施。

3 施肥和施肥对总SOC的影响及其变化

肥料和粪便量对SOC含量及其转化有关键影响。布拉尔等人。，[ 11 ]揭示，单独施用推荐剂量的肥料或推荐剂量的肥料与农家肥（FYM）一起施用时，表土层的SOC显着增加。当施用 FYM 和推荐剂量的肥料时，碳固存及其速率分别从 3.30 至 4.10 Mg C ha -1和 0.37 至 0.46 Mg C ha -1 yr -1显着增加。童等人。，[ 54 ]报道说，对土壤进行 NPK 和 NP 处理显着提高了 SOC 储量。

Ghosh等人报道，NPK + FYM 处理中的不稳定和顽固 C 浓度显着高于对照和 NP 处理的地块。，[ 12 ]在0-15和15-30cm的土壤深度中（图1（c））。在次表层（15 - 30 cm 深度）中，采用 NPK + FYM 处理的地块表现出比 150% NPK 更大的不稳定 C 比例，而两种处理在顽固性 C 方面处于同等水平。平均而言，宏观NPK + FYM 处理地块的聚集体表现出不稳定 C: 顽固 C 比率为 1.38:1，而在宏观聚集体中，在 NP、N 和对照地块下观察到不稳定 C 逐渐减少。

在一项针对小麦作物的研究中，Mazumdar等人。，[ 55 ]观察到，对于表层土壤（0-15 cm），经过 NPK + FYM 处理的地块的 SOC 水平分别比 NPK 和对照地块高 19% 和 138%（表 2）。然而，150% NPK 和 NPK 处理的地块在同一土层中显示出相同的 SOC 水平。同样，采用 NPK + FYM 处理的地块导致 15 - 30 cm 土层的 SOC 水平增加 136% 和 24%，随后 30 - 60 cm 土层的 SOC 水平增加 130% 和 18%，30 - 60 cm 土层的 SOC 水平增加 80% 和 80%。与对照和 NPK 处理的地块相比，60 - 90 cm 土壤深度的 SOC 浓度分别高出 29%（表 2））。据报道，所有层中经 NP 处理的地块的总 SOC 含量均高于 N 地块（表 2）。施用农家肥和磷肥对土壤微生物活性影响较大

这可能归因于更大程度的土壤团聚。正如 Gupta 和 Germida [ 56 ]所描述的，更好的聚集和具有更大半径的大聚集体可以结合微生物活动所需的O 2水平和气体扩散。通过这种方式，粪便和磷处理的土壤中可以保持稳定的微生物量。他们还报告说，POC 的减少是由于表层土壤中细粒 POC 的减少所致，而下层土壤中的 DOC 则主要下降。施用推荐剂量肥料后，对照的平均 SOC 水平从 0.54% 增加到 0.65%，而施用 FYM 和推荐剂量肥料时，平均 SOC 水平达到约 0.82%。

在稻麦轮作中，Tiwari等人。，[ 57 ]报道土壤聚集与有机碳部分密切相关，这反过来又通过耕作和秸秆管理实践影响微生物活动。同样，Naresh等人的实地调查。，[ 48 ]表明，FYM/GM/SPM 处理显着增加了 0-5 和 5-15 cm 土壤深度的 SOC 浓度。最大 SOC 值记录在 50% RDN 作为 CF + 50% RDN 作为 FYM (F 5 ) 处理中，其次是 50% RDN 作为 CF + 50% RDN 作为 GM/SPM (F 6 ) 处理，并且在未处理的 F 1图中最低。（表3）。以植物残留物形式摄入的碳是土壤中碳稳定性的一个重要方面[ 58 ]。床植C重组，同残存零破坏

这种种植系统的面积可能是由于之前的干燥、少量的有机肥以及麦季期间床层的小幅恶化造成的。

汗等人。, [ 59 ] 观察到与深耕 (DT) 相比，最小耕作 (MT) 处理的 SOC 封存率更高。据观察，与豆渣 (SR) 相比，施用 FYM 导致土壤中 SOC 水平更高，而 SR 土壤中的总氮含量高于 FYM。FYM 和 SR 的 SOC 水平均高于对照区和尿素处理区。希贝克等人。，[ 60 ]表明，与单独施用有机或矿物肥料的处理相比，有机肥料和矿物肥料综合使用41年导致土壤中碳储量更高（图2（a））。当单独添加

每年生产秸秆4吨·公顷−1 。此外，30年后，与单独施用有机或无机肥料相比，有机投入与无机肥料相结合的土壤碳储量最高（图2（b））。塞菲亚等人。，[ 61 ]建议与其他处理相比，通过绿肥、FYM等有机投入施用一半的氮，并使用化肥供应剩余的氮磷钾，以获得更好的土壤有机碳回报。三年后，在稻麦系统下施用 FYM 后，土壤中有效氮磷钾水平比对照更高[ 62 ]。拉尔等人。, [ 63] 报告称，施用 FYM 和化肥可以提高 NPK 的利用率。土壤氮和磷水平的增加可能与添加到土壤中的FYM 的分解直接相关[ 64 ]。

观察到一个明确的模式，即非常不稳定 > 不太不稳定 > 非不稳定 > 不稳定 C 分数对 TOC 的贡献分别约为 41.4%、20.6%、19.3% 和 18.7% [ 65 ]。与对照相比，FYM 处理的植物（FYM @ 10 Mg ha -1 season -1）显示出碳积累增加了 40.5%，而用 100% NPK + FYM 处理的植物显示出碳含量增加了 16.2%。另一方面，在用50% NPK（1.2 Mg ha -1）处理的系统和对照处理（碳库减少1.8 Mg ha -1 ）下记录了碳库的净下降。据观察，为了维持 SOC 水平，至少 2.34 Mg C ha -1 yr -1需要输入的信息（表 4）。C 管理指数 (CMI)、微生物的更大值

与其他系统相比，在有机处理系统下观察到了生物量和其他不稳定的碳库。

在表土层（0-40厘米深度），秸秆覆盖物（ST）和覆盖物下的轻质有机碳（LOC）、颗粒有机碳（POC）、溶解性有机碳（DOC）和易氧化有机碳（EOC）显着较高。观察到草覆盖物 (GT) 处理比无覆盖物的处理要好，这可能是由于通过秸秆和根部输入的 OM 较少 [ 66 ]。据报道，无论进行何种处理，不稳定 C 分数都会在深度上减少。根据刘等人的说法。，[ 31 ]，这背后的合理原因可能是由于季节性动态变化以及 TC 和不稳定 C 部分的停留时间较短，而与处理无关，因为其主要成分是游离态碳 [ 19 ]。

长期施用矿物或有机肥料后，0 - 40 cm土壤深度的TOC、POC和矿物伴生有机碳(MOC)水平平均升高分别为14.8% - 51.9%、48.9% - 146.9%和3.9% - 与对照图相比为 23.3% [ 67 ]。矿物伴生有机碳 (MOC) 代表 SOC 的大部分，约占上层土壤层 TOC 的 51.5% - 88.2%，而 POC 的 TOC 比例较小，即11.8% - 48.5%（图 3 (a)）。总体而言，这种提高可能归因于粪便和秸秆残留物的积极影响。

4. 保护性耕作方法、施肥和粪肥对土壤中聚集和聚集相关有机碳的影响

4.1. 影响土壤团聚的耕作方法

在大多数土壤中，单个土壤颗粒以团聚体的形式结合在一起，团聚体的尺寸分布对 OC 有重大影响。耕作方法并不影响游离轻组分有机碳的浓度，但发现耕作系统中的游离轻组分有机碳浓度比免耕系统低 45% [ 68 ]。NT 和 CT 的大团聚体中源自作物的碳百分比相似，但 NT 的微团聚体中的百分比比 CT 的微团聚体高 3 倍。此外，与 NT 相比，CT 中的大团聚体水平导致大团聚体内微团聚体的形成缓慢，并且 CT 下新的 SOM 对微团聚体的稳定性较低（图 3）(b))。农作物残茬中的有机物可能与矿物质结合，从而将微团聚体与大团聚体结合起来[ 69 ]。

与微团聚体相比，大团聚体中的碳含量更高[ 55 ]。在所有研究的处理中，最大C含量记录在1至2毫米尺寸的骨料中，其次是0.5至1毫米尺寸的骨料，并且C含量随着骨料尺寸的减小而减少（图3（c））。有机肥的添加促进了 OM 的分解，其中根菌丝和多糖充当粘合材料，促进矿物颗粒聚集成微团聚体，并随后增强含有较高量 C 的大团聚体的形成（图 3（c） ））。

还报道了北方邦西部地区沙壤土中发现的较大稳定宏观团聚体形成过程中受到的抑制，这些团聚体被认为对指示土壤物理质量很重要。与保护性耕作处理相比，耕作减少了大团聚体（2 - 0.25 mm）的比例，同时提高了微团聚体（0.25 - 0.05 mm）的比例。因此，本节总结了各种耕作方法对土壤团聚的影响。

4.2. 受耕作方式影响的各种骨料尺寸中有机碳的分布

耕作对土壤有机碳和土壤团聚体养分浓度的影响在空间和时间上可能有所不同，具体取决于所涉及的土壤和作物的不同类型。根据西曼斯基等人的说法。，[ 70 ]，土壤管理实践显着影响水稳团聚体 (WSA) 中的 SOC。WSA 中的 SOC 含量按以下顺序增强，即耕作 (T) < 未施肥的草作为对照 (G) < G + NPK 1 < G + NPK 3 < T + FYM。化肥 (NPK) 和有机肥 (FYM、绿肥等) 施用的变化会导致各种尺寸团聚体中 SOC 的积累发生显着变化 [ 71 ] [ 72]。据报告，平均 SOC 值随着稳定聚集体和水稳定聚集体的尺寸而降低。此外，与大块土壤相比，表层土壤的 SOC 值更高[ 73 ]。

宏观骨料是上两层的主要骨料尺寸类别（即0-20和20-40厘米）（图4（a））[ 74 ]。易氧化有机物

不同处理下土壤中的碳（EOC）浓度，即S 400（400 kg·ha -1秸秆）、S 800（800 kg·ha -1秸秆）、S 1200（1200 kg·ha -1秸秆）和S 1600（1600 kg·ha -1秸秆）变化范围为 7.58 - 11.23 g·kg -1 [ 75 ]。对于所研究的每个土壤深度，土壤中的 EOC 水平在经过 S 800处理的地块中最高，而在对照地块中最低。不同处理的秸秆还田量存在较大差异，不同处理的 EOC 水平下降规律为：S 800 > S400 > S 1200 > S 1600 > CK。

江等人的研究。，[ 76 ]在亚热带土壤中也发现耕作下的大团聚体（>2.00 mm）比例较低，导致团聚体稳定性比 RNT 处理降低约 35%，表明耕作导致土壤结构发生变化做法。最大 SOC 出现在 1.00 - 0.25 mm 部分（35.7 和 30.4 mg·kg −1分别为 RNT 和 CT），而最低的 SOC 记录在微骨料（<0.025 mm）和粉土 + 粘土（<0.053 mm）部分（RNT 和 CT 分别为 19.5 和 15.7 mg/kg）。在表土层中，小麦和直播稻保护性耕作比常规耕作的水稳定性大团聚体增加了 50.13%，水稳定性微团聚体减少了 10.1%。 DSR）[ 30 ]。在0-15cm土层中残留物掺入下观察到水稳定性团聚体的正斜率为15.65%，在15-30cm土层深度中大约为7.53%。在表层土壤中，>2 毫米和 0.1 - 0.05 毫米大小的团聚体被发现是与有机碳相关的总团聚体的最大和最小部分的载体。

各种报告中都提到了耕作系统对骨料相关 SOC 的显着影响 [ 76 ] [ 77 ]。欧等人。, [ 77] 发现免耕 (NT) 系统比犁式犁 (MP) 更优越，并且还观察到秸秆免耕 (NT + S) > 秸秆犁式犁 (MP + S) = 无秸秆免耕 ( NT − S) > 不带秸秆的犁式犁 (MP − S) 关于 0 - 5 cm 土层中大团聚体中的 SOC 浓度。而 NT 系统中与 2.00 - 0.25 mm 部分相关的 SOC 显着降低也出现在 5 - 20 cm 层中。在粉土 + 粘土部分的情况下，NT 对 SOC 浓度分布没有影响，因为在 <0.053 mm 尺寸的部分中，NT - S 和 MP - S 之间以及 NT + S 和 MP + S 之间没有差异。与MP−S相比，MP+S、NT−S下宏观总量中SOC所占比重分别提高了13.5%、4.4%和19.3%。和 NT + S，而对于微聚集体（<0.25 mm），在整个研究过程中观察到 MP + S 和 NT + S 下增加了 6.1% 和 7.0%。在 MP 系统下的所有三个土层中，所有团聚体尺寸的 SOC 浓度均增加了 20.0%、3.8% 和 5.7%，而 NT 系统下的 SOC 浓度分别增加了约 20.2%、6.3% 和 8.8%。先前的研究表明，在0-20 cm的土壤深度中，NT系统揭示了SOC的分类，而MP系统与均质系统相关。78 ][ 79 ]。

由于不同的耕作方式和种植顺序，在整个土壤和团聚体中观察到 SOC、土壤总氮 (STN)、颗粒有机碳 (POC) 和颗粒有机氮 (PON) 浓度的变化（图 4 (b)）和图5 (a))[ 80 ]。无论聚集体大小类别如何，春耕春小麦休耕下的浓度最低

（STW-F）系统，这可能是由于集约化耕作频率和作物残留物返回土壤的减少所致。在连续春小麦系统的情况下，与免耕相比，在 0 - 5 cm 深度的常规耕作中，发现 <0.25 毫米大小团聚体中的 SOC 和 STN 减少，而在 2.00 - 5 cm 深度中观察到 POC 减少。 4.75 毫米大小的骨料，土壤深度分别为 0 - 5 厘米和 5 - 20 厘米。他们还观察到，由于表层土壤的耕作，微团聚体中碳和氮的缓慢部分发生矿化，而在表层和地下土壤中都观察到了大团聚体中中间部分的矿化。

与其他处理相比，STW-F 处理在整个土壤以及所有团聚体尺寸中观察到 PCM、PNM、MBC 和 MBN 含量较低，特别是在上土层（0 - 5 cm 深度）（图 5（b）） ）和图 5 (c)) [ 33]。这可能是由于休耕条件下微生物生物量的下降和氮矿化程度高于一年生作物，此外还由于休耕条件下投入较少而导致底物（SOC 和 STN）减少。相反，与 FSTWB/P 相比，NTCW 或 STCW 下在表层土壤（0 - 5 cm）中 <2.00 毫米大小的团聚体中记录到了更高的 PCM 和 MBC，其背后的合理原因可能是所掺入的有机质的质量差异作为农作物残留物输入土壤。本节包括报告耕作方法对不同土壤团聚体有机碳分布变化影响的不同研究。

4.3. 影响土壤团聚的施肥和施肥方法

减少耕作操作和有机肥施用通常会提高土壤团聚体的稳定性，这种效果主要取决于研究期间的土壤性质和季节类型。Bandyopadhyay等人。, [ 81] 发现，与对照地块相比，经 NPK 处理的地块中 >2、1 - 2 和 0.5 - 1 毫米大小的土壤团聚体的比例显着增加。与 FYM、PS 和 GM 处理的地块相比，对照的水稳定骨料 (WSA) 值分别低 27.9%、28.7% 和 29.6%。而与 FYM、PS 和 GM 处理的地块相比，NPK 处理的地块记录的值分别减少了 68.2%、70.3% 和 72.5%。对于 0.5 - 1.0 毫米大小的骨料，除对照外，其他处理均处于同等水平，而对于较小骨料（0.25 - 0.5 和 0.1 - 0.25 毫米），休耕、有机改良和 NPK 处理地块下的骨料分布百分比为与对照处理相比较少（图6（A））。有机物质的施用可能促进土壤中微生物的活动，最终加速微团聚体结合成比前者更稳定的大团聚体。在大聚集体中，结合剂通常是由真菌菌丝、须根和多糖形成的腐殖质。与休耕相比，对照和 NPK 处理的平均加权直径（MWD）约为 38.0% - 61.8% 和 36.7% - 53.0%，但在 0.15 - 0.45 米处的值没有发现显着差异（图 6 (b)） ）。骚乱

由于耕作而造成的土壤侵蚀以及缺乏C添加会加剧土壤天然有机质的腐烂，并导致有机质暴露于土壤微生物活动，这对MWD也有相当大的影响[ 82 ]。

与对照区相比，团聚体粒径分布很大程度上受到 FYM 施用和化肥的影响 [ 83 ]。尺寸为 0.25 - 0.5 mm 的骨料部分是最大的部分，即(27.36% - 31.36%)，而尺寸为 0.1 - 0.053 mm 的骨料部分是贡献最小的部分 (2.10% - 3.87%)。当 FYM 单独施用或与化肥结合施用时，与对照相比，它会导致宏观和中观团聚体的形成显着增强。加入简单的 FYM 可使宏观骨料 (5 - 2 mm) 和细观骨料 (2 - 1 mm) 分别增加 165.33 % 和 130.68 %。在 0 - 5 厘米土层中，Ou等人。, [ 77] 指出 NT + S 下大于 2 毫米大小的团聚体的比例比 NT – S 下高 7.1%。在大多数情况下，无论土壤深度如何，MP 下大团聚体（>0.25 毫米大小）的比例显着更高+ S 与 MP − S 相比，观察到小于 0.053 mm 尺寸的聚集体的浓度在 MP + S 中比 MP-S 系统低 11.5% - 20.5%。

无论土壤深度如何，施肥对聚集体尺寸小于S 3 的聚集体的影响非常轻微[ 84 ]。在 0 - 15 和 15 - 30 厘米的土壤深度中，未发现对团聚体尺寸 S 5和 S 7产生重大影响。FYM 的使用提高了较大尺寸（2 - 4.75 和 1 - 2 毫米）的骨料比例。它还增加了孔隙率，从而降低了土壤容重。夏尔马等人。，[ 85 ]还发现添加 OM 后土壤的容重 (BD) 有所下降。FYM 施用后土壤 BD 的降低可能与 SOC 水平和根系生物量的提高有关，从而改善了土壤的通气性并增强了土壤结构。

与对照地块相比，施用粪肥显着提高了较大大团聚体（>2毫米）的比例，即与对照地块相比增加了2.4%，而与对照地块相比，微团聚体的数量显着减少（12.4%）。 Wang等人也观察到了对照的情况。，[ 86 ]。在控制以及涉及施肥的处理中，各种骨料类别的比例随着尺寸的减小而减少。大的宏观团聚体（>2mm）的比例最高，微团聚体（>0.25mm）的比例最低。因此，本节总结了施肥和施肥方法对土壤团聚的影响。

4.4. 施肥对不同规模团聚体有机碳分布的影响

化肥和粪肥的施用进一步影响本节讨论的各种土壤团聚体中的有机碳分布。据报道，NPK + FYM 系统的宏观聚集体中的顽固性 C 比 NPK 和 NP 处理的系统高出约 19% 和 46% [ 12 ]。发现微团聚体中碳浓度的趋势与大团聚体的情况几乎相似（图6（c））。对碳组分分布的研究表明，与微观团聚体相比，宏观团聚体中碳占总碳浓度的比例更高，这可能是因为宏观团聚体中的 SOC 积累程度更大。微生物和基材之间的屏障，从而机械地保护 SOC 免受微生物分解[83 ]。

5. 施肥与耕作结合对土壤碳转化的影响

耕作与施肥相结合可能会显着影响土壤有机库。Bhardwaj 等人对植物总同化碳的预算评估。, [ 87]显示，在绿肥（GM）的情况下，土壤中的碳输入对系统中碳同化的贡献百分比最高（36％），而在O和F中记录的百分比最低（15％）。然而，在上层土壤中，FYM 处理的可氧化碳浓度最高，其次是转基因和农作物残留物（WS、RS）处理，而下层处理则处于同等水平。从浅层到深层，可氧化碳减少了约 46% 至 65%。表层的碳封存潜力 (CSP) 在 FYM、GM 和 WS 处理下明显较高，而管理处理则处于同等水平。在较低的研究土壤层中。在比较各种管理实践时，仅在表层土壤中观察到堆积密度的显着变化，而在深层土壤中没有发现。此外，这可能是因为在作物移植过程中，有机投入物掺入土壤中，这些是较轻的部分，会试图集中在表面。播种作物时的耕作（干耕）不像为了结合有机质而进行的水坑作业那样严格。

根据 Naresh等人的说法。，[ 48 ]，表层土壤的 WSC 比地下土壤高 5.48%。在给定的处理中，T 6显示出比其余研究处理显着更高的 WSC 百分比 (19.73%)。与表层土壤（22.56%）和地下土壤（25.61%）的无残留处理相比，残留物的保留导致了更高的 WSC。微生物生物质碳 (MBC) 是 SOM 的重要组成部分，可调节养分转化及其储存。土壤 MBC 控制所有 SOM 修改，是活动 SOM 池的关键组成部分。据报道，在接受 100% RDN（CF + VC @ 5 吨·ha −1 (F5 )和75％RDN作为CF + VC@5吨·ha -1 (F 4 )。

Naresh等人的一项研究。，[ 88 ]揭示了在表层观察到SOC的最大浓度（5.8 g·kg –1 ）。与其他处理相比，涉及有机改良剂的处理限制了更多的 SOC 水平。耕作系统导致 SOC 变化。免耕下的 SOC 分别显着高于 CT 和 MT。因此，有效的管理实践被证明是土壤碳固存的良好催化剂。

六，结论

与传统系统相比，免耕和少耕系统中的残留物保留和对土壤的最小干扰提高了有机碳含量。免耕制度表现出在土壤表面附近积累有机碳的趋势，而常规耕作则减少了表层和下土层的有机碳储存量。地下土层中 LOC 分数储量的减少可能是由于地下土壤层中根系生物量的减少，从而对 SOC 储量产生影响。传统耕作的不利影响不仅体现在土壤有机碳的下降上，而且还会在持续潮湿的条件下抑制土壤团聚体的形成和强度，从而导致沉积物损失和水质问题。大团聚体部分中的微团聚体表明可以快速检测由于管理实践的变化而导致的土壤碳变化。与传统耕作相比，保护性耕作处理的所有骨料尺寸等级中都观察到较高的碳百分比，特别是在 0 - 5 厘米的深度。然而，在 10 - 15 cm 深度，在常规耕作和减少耕作处理的团聚体中观察到最大的碳百分比，这反映出由于在较低深度进行 NT 处理，碳沉积可能减少。在半干旱条件下，保护性耕作被发现对于提高 SOC 水平最有效。因此，有机改良剂的添加率需要加倍，以减少 SOC 的消耗并增加 SOC 的库存。SOC 是评估自然资源和管理实践对土壤质量和生态系统服务影响的主要决定因素。此外，只有通过更好的作物选择和生产目标，才能实现旨在最小化土壤扰动和更好的生物活性的保护管理实践。只有当所有的约束条件都满足时，才能取得成功即，考虑农艺、生态、环境和经济。此外，通过实施基于稻麦系统保护性农业的作物管理方法，这些方法肯定有助于解决农场盈利能力下降、水资源减少和土壤健康状况恶化的问题。