土壤有机碳对气候变暖的反馈是陆地生态系统碳循环研究的关键问题。温度敏感性（Q₁₀）是预测土壤有机碳分解对升温响应的核心参数，然而长期不同施肥管理如何改变Q₁₀及其调控机制尚不明确。近期研究表明，长达38年的定位试验发现，长期施用粪肥显著提高了土壤有机碳的温度敏感性，而化学氮肥则降低了Q₁₀。研究揭示了土壤有机化合物（酚类、酯类）和微生物类群（Alphaproteobacteria）在其中的关键调控作用。

近期，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所蔡岸冬研究团队完成的题为“Manure increases temperature sensitivity of soil organic carbon by increasing soil Alphaproteobacteria, phenols, and pH and decreasing soil esters”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）2026年7期正式发表。

基于江西红壤地区长达38年的定位试验，研究选取了不施肥（CK）、氮肥（N）、氮磷钾肥（NPK）、粪肥（M）以及粪肥配施氮磷钾（NPKM）共5个处理。

结果显示，粪肥处理（M和NPKM）的Q10分别为1.59和1.66，显著高于CK（1.35）、N（1.29）和NPK（1.36）。N处理的Q10最低。更重要的是，Q10与土壤有机碳含量呈显著正线性关系（R²=0.76），表明长期施用粪肥所积累的土壤有机碳在未来气候变暖背景下更易被分解，从而可能形成正向气候反馈。

研究进一步利用热解-气相色谱/质谱联用（Py-GC/MS）技术解析了土壤有机化合物的分子组成。结果表明，酯类和酚类是土壤中最主要的有机化合物，分别占30.30%和18.83%。与不施肥相比，长期施氮肥使酯类相对含量从30.30%升高至42.38%，而酚类从18.83%下降至7.44%；粪肥则呈现相反趋势——酚类升高至21.17%，酯类下降至27.41%。Q10与酚类含量呈显著正相关，与酯类含量呈显著负相关。酚类化合物结构复杂、分解缓慢，其分解过程对温度变化高度敏感；而酯类易被微生物快速利用，温度升高对其分解速率提升有限，因此酯类丰富的土壤Q10较低。从微生物机制看，粪肥处理显著提高了Alphaproteobacteria的相对丰度，而氮肥处理则抑制了该类群。Alphaproteobacteria能够分泌漆酶、过氧化物酶等多种氧化酶，分解酚类及木质素衍生的顽固性有机质，其代谢活性具有强烈的温度依赖性。偏相关分析表明，Alphaproteobacteria是调控Q10的关键微生物类群。此外，粪肥提高了土壤pH（从5.13升至6.39），创造了更有利于微生物生长的近中性环境，进一步增强了有机碳分解的温度敏感性。

综上，该研究首次将长期施肥诱导的土壤有机化合物分子变化与Q10直接关联，揭示了粪肥通过增加酚类物质和Alphaproteobacteria、降低酯类物质来提升温度敏感性的耦合机制。研究指出，当前地球系统模型普遍将Q10设为恒定值2，可能高估了农田生态系统的碳-气候反馈强度。未来需要在不同气候区、不同土壤类型和更大尺度上验证这些发现，并将管理特异的Q10参数纳入碳循环模型，以提升对农业土壤碳汇持久性的预测能力。中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所蔡岸冬副研究员为通讯作者。

Cite the article: Tianjing Ren, Yikang Xue, Tiantian Miao, Kailou Liu, Wenju Zhang, Andong Cai. 2026. Manure increases temperature sensitivity of soil organic carbon by increasing soil Alphaproteobacteria, phenols, and pH and decreasing soil esters. Journal of Integrative Agriculture, 25(7): 2993-3005.

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