基于同步辐射红外光谱技术的江苏茶园土壤矿物—有机复合体固存研究

李欢　胡振民　杨亦扬

摘要：【目的】分析江蘇省不同茶区土壤结构的差异，寻求差异化的养分管理途径，为全省实施茶园化肥减施增效提供科学参考。【方法】表征江苏代表性茶园土壤矿物—有机复合体特征结构，利用同步辐射红外显微成像法对茶园土壤团聚体切片进行化学成像，从而获得特定组分的空间分布，进而从原位上表征样品中矿物和有机官能团的分布特征，探索茶园土壤有机碳的稳定机制。【结果】江苏省茶园土壤团聚体中的有机碳以脂肪碳（2881 cm^-1）、芳香碳（1620 cm^-1）和多糖碳（1100 cm^-1）等形态存在，同时还有矿质元素氧化物Fe-O、Al-O、Si-O等存在。茶园土壤微团聚体中各元素空间分布具有高度异质性，甲基和亚甲基C-H等脂肪碳较集中地吸附在土壤微团聚体边缘（也有少量的矿物存在），而铁铝矿物的Al-O、Fe-O等官能团聚集在微团聚体内部核心位置，同时表面也吸附少量有机质;87.5%茶园土壤中黏土矿物（3620 cm^-1）与脂肪碳相关性最高，施肥措施和植茶年限影响矿物—有机官能团相关性排序;75.0%茶园土壤铁氧化物与多糖碳相关性最高，各茶园土壤中铁铝矿物与有机官能团的亲和性排序规律受海拔、pH和植茶年限等影响而存在差异。【结论】江苏不同茶区土壤团聚体及其有机碳的分布特征揭示土壤团聚体通过矿物—有机复合体将有机质留存于土壤中，提高土壤有机质含量。生产中宜依据不同茶区养分具体管理方式、茶叶栽培特点及土壤条件，因地制宜采取差异化的茶园养分管理策略。

关键词： 茶园土壤;矿物—有机复合体;同步辐射红外光谱技术

中图分类号： S152.4;S159.2                 文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2022）02-0334-09

Sequestration study on mineral-organic complex of Jiangsu tea garden soil with synchrotron radiation infrared micro-imaging

LI Huan， HU Zhen-min， YANG Yi-yang

（Institute of Leisure Agriculture，Jiangsu Academy of Agriculture Sciences/Jiangsu Key Laboratory

for Horticultural Crop Genetic Improvement， Nanjing  210014， China）

Abstract：【Objective】To analyze the differences between soil structures of various tea gardens in Jiangsu for finding out management methods of nutrient requirements， so as to provide scientific basis for reducing usage of chemical fertili-zer while enhancing effect. 【Method】To characterize structure of mineral-organic complex of tea garden soil in Jiangsu， Jiangsu tea garden soil microaggregates were sliced and analyzed with synchrotron radiation infrared micro-imaging to observe the distribution of specific components， and the distribution of mineral and organic functional groups in the samples were characterized in situ to explore mechanisms of stabilizing organic carbon in tea garden soil. 【Result】Results showed that organic carbon existed in the forms of larger molecular organics（i.e. aliphatic-C，2881 cm^-1，aromatic-C，1620 cm^-1，and polysaccharides-C，1100 cm^-1） and mineral element oxides Fe-O，Al-O，Si-O groups were found in all soils. The spatial distributions of each element in soil microaggregates in tea gardens were highly heterogeneous. Aliphatic carbons such as methyl and methylene C-H were adsorbed on the edge of soil microaggregates （a small amount of minerals was also found there）， while functional groups such as Al-O and Fe-O of iron and aluminum minerals gathered at the core of microaggregates， and a small amount of organic material was also absorbed on the surface of microaggregates. Clay minerals（3620 cm^-1） had the highest correlation with aliphatic-C in 87.5% tea garden soil and fertilization and tea planting years affected the order of mineral organic functional group correlation. The correlation between iron oxide and polysaccharides-C was the highest in 75.0% tea garden soil and the affinity order of Fe/Al minerals and organic functional groups in each type tea garden soil was different due to the influence of altitude，pH and planting years. In summary，synchrotron-radiation-based infrared spectro microscopy is expected to be a new method to characterize soil fertility of tea garden. 【Conclusion】The distribution pattern of microaggregates and organic carbon in soil from different tea gardens in Jiangsu reveals that through mineral-organic complex， organic material is kept in soil by soil microaggregates to increase content of soil organic material. In the process of tea production， different nutrient management strategies should be taken according to different situations of concrete nutrient management， tea cultivation and soil condition.

Key words： tea garden soil; mineral-organic complex; synchrotron radiation infrared micro-imaging technique

Foundation items： National Natural Science Foundation of China（31800590）;The Pilot Project of Collaborative Extension Plan of Major Agricultural Technologies in Jiangsu Province （2020-SJ-047-02-1）;Jiangsu Earmarked Fund for Modern Agro-industry Technology Research System（Tea） （JATS〔2021〕273） ;Science and Technology Planning Project of Changzhou City（CE20192026）

0 引言

【研究意义】茶叶是我国重要的经济作物。茶园土壤环境的优劣是影响茶叶产量和品质的主要因素之一。我国茶园主要分布于丘陵或山区，土壤养分贫瘠，化肥的大量施用造成土壤酸化、面源污染、温室气体排放等环境问题，亦降低经济效益。江苏省茶叶生产主要集中在苏南地区，包括无锡、常州、镇江、南京和苏州，茶区主要分为环太湖低山丘陵茶区、宁镇扬丘陵茶区和连云港茶区。环太湖低山丘陵茶区属中亚热带气候，土壤系黄棕壤，主要生产碧螺春、天目湖白茶等;宁镇扬丘陵茶区属亚热带向暖温带过度气候，土壤系黄棕壤，主要生产雨花茶、绿杨春、金坛雀舌等名优绿茶;连云港茶区属暖温带气候，坡地以山沙为主，山地以包浆土为主，主要生产云雾茶。江苏省不同茶区土壤质量存在明显差异，理清全省茶园土壤肥力现状和土壤有机碳固存特征，分析不同茶区土壤结构差异，寻求差异化的养分管理途径，对实现江苏省茶园化肥减施增效，促进茶产业可持续发展具有重要意义。【前人研究进展】目前，土壤有机质的稳定、积累和周转机制尚不清楚。土壤团聚体对有机质具有物理保护作用;土壤团聚体中有机质与矿物作用可形成矿物—有机复合体，使有机质被有效地保护起来（Lehmann and Kleber，2015）。因此，稳定提高和保持茶园土壤有机质含量的前提是形成土壤矿物—有机复合体，其形成机制是一个值得关注的科学问题。长期植茶的茶园土壤退化显著（Jayasuriya，2003），土壤有机质下降是土壤退化的主要标志，具体表现在土壤有机碳、有机氮、pH、孔隙度和团聚体稳定性的降低（Dang，2007）。土壤有机质中含有大量土壤有机碳，其含量是大气或陆地植被系统的近三倍（Qafoku，2015）;然而有机碳在土壤环境中的动态活性受到气候环境、碳汇输入、土壤性质及土壤碳组分等诸多因素的影响和调控，其固持机制是评估土壤生产力和稳定性的基础（Paustian et al.，2016;Luo et al.，2017）。有机碳在土壤中普遍与无机物质相结合，有机物质与土壤矿物质或粘粒结合形成矿物—有机复合体是土壤形成过程的必然产物（Pan et al.，2004，2009;李欢，2016）。近年来，随着同步辐射技术和原位高分辨率成像技术的快速发展，原位同步表征土壤有机无机复合体的组分及配位价态结构成为目前的研究热点（凌盛杰等，2014）。同步辐射红外光源的光谱范围覆盖近红外到远红外波段，使用同步辐射傅里叶变换红外显微技术可克服传统红外光谱在小光闌孔径下进行显微研究时信号弱、信噪比低及空间分辨率差的缺点。Lehmann等（2007）结合同步辐射红外光谱（SR-FTIR）与软X射线近边吸收谱分析（NEXAFS）得出微团聚体中有机碳的分布情况及化学结构。Luo等（2014）首次利用SR-FTIR和微区X射线荧光光谱（μ-XRF）原位观察土壤颗粒中有机溴化物与有机质、黏土矿物以及其他矿质元素的结合部位和分布情况。褚冰杰等（2017）、Sun等（2017）使用SR-FTIR、微电子探针技术和μ-XRF等技术，原位表征土壤重金属元素和有机质的络合机制，这为探究土壤有机碳固存机制研究提供了一种新思路。【本研究切入点】目前国内外尚未发现基于同步辐射红外显微成像技术研究茶园土壤矿物—有机复合体的报道，而土壤有机质是土壤肥力形成和演变的关键因子。以矿物—有机复合体为切入点，利用同步辐射技术和相关光谱分析茶园矿物—有机复合体的结构与形貌，找出限制土壤有机质提升的关键因子。【拟解决的关键问题】采用同步辐射红外显微成像方法，研究江苏省不同茶产区土壤矿物—有机物复合体，分析不同茶区土壤结构的差异，寻求差异化的养分管理途径，为全省实施茶园化肥减施增效提供科学参考。

1 材料与方法

1. 1 供试土壤

根据江苏省茶叶主产区的分布特征，于2018年7月中旬在苏北、苏中和苏南茶园采集土壤样品，取样点分布和具体信息如表1所示。采样时，采用五点采样法，选取质地均匀的地块，随机选择5个1.5 m×1.5 m的样方，采集0～20 cm的表层土壤样品，将样品混匀后用四分法弃去至各混合样保留1 kg左右。茶园土壤pH和有机碳含量测定参照《土壤农业化学分析方法》。

本研究所调查茶园土壤pH在3.76～6.50，有机碳含量在7.50～24.47 g/kg。调查茶园按照施肥管理措施分，包括不施肥的连云港和南京茶园;纯施化肥的句容和宜兴茶园;有机无机配施的仪征、金坛、溧阳和苏州茶园。按植茶年限分，包括种植茶树10年的南京、金坛和溧阳茶园;植茶15年的连云港和宜兴茶园;植茶20年的仪征和苏州茶园;植茶25年的句容茶园。

1. 2 样品处理及检测

将采集的茶园土壤样品去除植物碎屑、根系和砂砾等杂质，室温下风干。用喷雾方式对选取的土壤颗粒喷洒蒸馏水，润湿24 h，并尽量保持颗粒的完整性（Lehmann et al.，2007;凌盛杰等，2014）。将冷冻切片机（徕卡，型号CM1950，德国）内温度调至 -20 ℃，切片厚度调至2 ?m，水包埋样品超薄切片放置在低辐射镜片（美国科弗里有限公司）上（褚冰杰等，2017）;将切好的样品在中国科学院上海应用物理研究所上海光源BL01B线站进行茶园土壤微团聚体红外显微成像观察。所有切片样品的红外光谱均在25 ℃、相对湿度30%的条件下釆用傅立叶变换红外光谱仪（Thermo Nicolet 6700）和红外显微镜系统（Bruker Hyperion 3000）进行测定。

1. 3 统计分析

所采集的红外光谱使用OMNIC 9.2.86（Thermo Fisher Scientific Inc.）进行分析处理，用Origin 8.0作图。

2 结果与分析

2. 1 江苏典型茶园土壤团聚体的微区域红外谱图特征

红外光谱特征吸收峰及其归属（Hodge et al.，2001;Reynolds et al.，2010;Veresoglou et al.，2011;Parikh et al.，2014;Huang et al.，2016）如表2所示。茶园土壤颗粒的红外光谱（图1）显示，在波数3620 cm^-1处出现强烈的黏土矿物的醇、酚、羧基-OH振动;波数2881 cm^-1处出现脂肪碳的甲基、亚甲基C-H伸缩振动;1620 cm^-1处有强烈的芳香族C=C伸缩振动;1100 cm^-1处有多糖C-OH伸缩振动;1030 cm^-1处有强烈的Si-O振动;942 cm^-1处有强烈的Al-O振动;682 cm^-1处有强烈的Fe-O振动。此外，检测到1738 cm^-1处有强烈的羧酸C=O官能团的伸缩振动、1465 cm^-1处有脂肪族的C-H振动以及1250 cm^-1处有C-O伸缩振动和COOH的O-H健。综上，茶园土壤颗粒中的有机碳以芳香碳、脂肪碳和多糖碳等形式存在，还存在Fe-O、Al-O和Si-O振动。

本研究调查茶园土壤的2 μm厚土壤颗粒切片的同步辐射红外显微成像如图1所示。同步红外图的强度（从蓝色到红色，表示强度从弱到强）分布表示各特征吸收峰对应的官能团在空间分布上具有一定的异质性。由图1可知，除了宜兴茶园，其余7个茶园土壤团聚体从外部（A）到内部（D），黏土矿物的红外光谱特征峰（3620 cm^-1）和铁氧化物（690 cm^-1）从无到有，大分子有机物的特征峰强度逐渐增加（如2880和1100 cm^-1），其中宜兴茶园土壤芳香族特征峰（1620 cm^-1）从外到内的信号强度是从无到有。结果表明，除宜兴茶园外的7个茶园土壤中黏土矿物和铁氧化物主要分布在土壤微团聚体的内部，其中铁氧化物更核心;而脂肪碳、芳香碳和多糖碳等大分子有机官能团的分布规律呈现出高度异质性。

2. 2 江苏典型茶园土壤团聚体的同步辐射红外显微成像特征

茶园土壤团聚体切片的粒径在光学照片显示，其范围在20～100 μm（图2）。图2的土壤微团聚体同步辐射红外显微成像图与红外谱图特征峰分布规律（图1）一致。SR-FTIR结果表明，茶园土壤中矿物官能团分布规律与大分子有机官能团的分布模式并不完全相同。除溧阳茶园外的7个茶园土壤中黏土矿物和脂肪碳有较相似的分布模式。高岭石和铁氧化物官能团在土壤类型为黄棕壤的南京、句容和苏州茶园中呈现集中分布在颗粒内部的现象。3种大分子有机官能团各自呈现不同的分布规律：脂肪碳和芳香碳在纯施化肥的句容和宜兴茶园土壤中呈现出颗粒内部含量较高而边缘较低的特征，而在不施肥的连云港和南京茶园以及有机无机配施的仪征、金坛、溧阳和苏州茶园则呈现出土壤颗粒边缘含量较高而内部低的特征;多糖碳在植茶20年的仪征和苏州茶园及植茶25年的句容茶园中集中分布在颗粒内部，呈现出颗粒内部含量较高而边缘较低的特征，在植茶10年的南京、金坛和溧阳茶园中呈现出土壤颗粒边缘含量较高而内部低的特征。在有机无机配施的仪征、金坛和苏州茶园土壤中铁氧化物与脂肪碳、芳香碳呈负相关的分布规律，即呈现脂肪碳和芳香碳包裹铁氧化物的现象，相反溧阳茶园土壤中铁氧化物与芳香碳有较相似的分布模式，该现象可能与土壤类型有关，仪征、金坛和苏州为黄棕壤、淋溶土，而溧阳茶园为黄壤、铁铝土。

2. 3 江苏典型茶园土壤团聚体中矿物与有机官能团的相关分析结果

江苏茶园土壤微团聚体中的矿物（黏土矿物、高岭石和铁氧化物）与大分子有机物官能团的相关分析结果如表3所示，结果表明黏土矿物、高岭石和铁氧化物与土壤有机碳之间存在密切联系。根据表3黏土矿物与有机官能团相关分析结果显示，所调查茶园土壤微团聚体样品中黏土矿物与脂肪碳相关性最高，而黏土矿物与芳香碳和多糖碳的亲和性存在差异，其中连云港、仪征、南京、金坛、宜兴和苏州茶园土壤样品的黏土矿物与有机官能团的决定系数（R²）排序均为：脂肪碳—黏土矿物>芳香碳—黏土矿物>多糖碳—黏土矿物，即土壤微团聚体中黏土矿物与脂肪碳的亲和性最高，黏土矿物与芳香碳的亲和性次之，黏土矿物与多糖碳的亲和性最低;而句容茶园土壤样品的R²排序为：脂肪碳—黏土矿物>多糖碳—黏土矿物>芳香碳—黏土矿物，即土壤微团聚体中黏土矿物与脂肪碳的亲和性最高，黏土矿物与芳香碳的亲和性最低;有机质含量最低的溧阳茶园土壤样品呈现出区别于其他茶园的R²排序：多糖碳—黏土矿物>脂肪碳—黏土矿物>芳香碳—黏土矿物。

进一步分析茶园土壤微团聚体中铁铝矿物（高岭石、铁氧化物）与大分子有机物官能团相关性，结果如表3所示，调查的8个茶园土壤微团聚体样品中，铁铝矿物与有机官能团的R²排序表现出不同于黏土矿物与有机官能团的规律，具体表现在连云港和溧阳茶园土壤中，铁铝矿物与有机官能团的R²排序为：铁铝矿物—多糖碳>铁铝矿物—脂肪碳>铁铝矿物—芳香碳;根据表1采样点基本信息，推测海拔高度影响铁铝矿物与有机官能团的相关性，海拔最高的溧阳和连云港茶园土壤微团聚体中铁铝矿物与多糖碳的亲和性最高，铁铝矿物与芳香碳的亲和性最弱，且铁铝矿物与多糖碳的亲和性高于其他茶园。仪征和宜兴茶园土壤的R²排序为：铁铝矿物—多糖碳>铁铝矿物—芳香碳>铁铝矿物—脂肪碳;低海拔茶园中pH最低的宜兴茶园和次低的仪征茶园呈现出铁氧化物与多糖碳亲和性最高，与芳香碳亲和性次之，與脂肪碳亲和性最低的规律。金坛茶园R²排序为：铁铝矿物—脂肪碳>铁铝矿物—芳香碳>铁铝矿物—多糖碳;南京茶园R²排序为：高岭石—脂肪碳>高岭石—芳香碳>高岭石—多糖碳，铁氧化物—芳香碳>铁氧化物—脂肪碳>铁氧化物—多糖碳;南京和金坛茶园土壤区别于其他茶园，可能由于植茶年限低（10年），呈现出微团聚体中铁铝矿物与多糖碳的亲和性最低的现象。而种植茶树20年且海拔高度仅次于溧阳和连云港的苏州茶园，有机质含量最高，土壤中铁铝矿物只与多糖碳存在亲和性，与脂肪碳和芳香碳不存在相关性。

3 讨论

茶园土壤特性受成土母质、种植年限、施肥管理、采摘习惯和修剪措施等影响，茶园土壤环境的优劣是影响茶叶产量和品质的主要因素之一，长期植茶的茶园土壤退化显著（Jayasuriya，2003），土壤有机质下降是土壤退化的主要标志（Dang，2007）。同步辐射红外显微成像技术能同时提供分辨率较高的图和对应准确的红外光谱（Victor et al.，2017），在探测样品空间尺度上的微区域FTIR谱具有优势（褚冰杰等，2017），本研究采用上海光源同步辐射红外显微成像方法深入分析江苏茶园土壤微团聚体中矿物—有机复合体的特征。

江苏省茶园土壤主要是第四纪红土发育而来，南京、常州一带土壤类型为黄棕壤，北连棕壤和淋溶褐土地带，南向黄壤地带过渡。连云港一带土壤类型为棕壤，土种是由沂、沭河冲积物母质发育而成，成土母质以酸性变质岩系的残积物为主，质地多为砂土至砂质壤土;句容茶场母质是下蜀黄土，土壤类型为黄棕壤;仪征市丘陵地区成土母质主要为下蜀黄土母质;宜兴茶场母质第四纪红土砂砾岩风化物，土壤类型为黄红壤（张燕等，2003）。廖启林等（2012）的研究结果表明，成土母质、土壤成因类型与地貌等差异是影响江苏土壤元素含量分布的基本要素，太湖水网平原土壤的氮和总有机碳（TOC）含量最高。表明环太湖低山丘陵茶区（苏州、宜兴）土壤中有机质积累较丰富，适宜种茶。

江苏茶园土壤SR-FTIR图谱同步原位表征该土壤微团聚体中相对应光谱特征吸收峰及其归属，结果显示各官能团特征峰归属在空间尺度具有异质性和相关性。微团聚体从外缘到内核，随着空间距离的不同，高岭石（Al-OH）、铁氧化物（Fe-OH）和黏土矿物（Si-O）类结构稳定，构成微团聚体基本固碳结构框架（Chen et al.，2015;Cheng et al.，2015;Park et al.，2016）。宜兴茶园土壤团聚体切片的矿物特征峰从外部到内部均匀分布，其他茶园则表现出黏土矿物和铁氧化物主要分布在土壤颗粒内部（其中铁氧化物更核心）、边缘处分布较少的特征。Alekseeva等（2011）研究表明长期植茶会加速土壤中硅酸盐矿物和铁氧化物矿化，加速钾、钙流失，硅铝积累。宜兴茶园土壤为铁铝土，在成土过程中脱硅富铝化过程明显;茶树长期种植（15年）和施肥习惯（多施氮肥）等因素叠加效应，造成宜兴茶园土壤出现酸化现象，严重影响茶品质。

茶园土壤微团聚体的空间分布红外谱图显示团聚体各元素空间分布具有高度异质性，其中碳元素主要集中在边缘或较分散分布，但铁铝元素多集中在微团聚体内核部分，且铁铝元素的分布较类似（James et al.，2016）。甲基和亚甲基C-H等脂肪碳较集中的吸附在土壤微团聚体边缘（也有少量的矿物存在），而铁铝矿物的Al-O、Fe-O等官能团聚集在微团聚体内部核心位置，同时表面也吸附少量的有机质。结合茶园信息分析可得，土壤类型为黄棕壤的南京、句容和苏州茶园中较明显的呈现出铁铝矿物集中分布在颗粒内部的现象。茶园管理过程中施肥措施对微团聚体中的有机官能团分布影响明显，施化肥的句容和宜兴茶园土壤颗粒中脂肪碳和芳香碳呈现内部含量较高而边缘较低的特征，不施肥的连云港、南京茶园和有机无机配施的仪征、金坛、溧阳和苏州茶园则呈现出土壤颗粒边缘含量较高而内部低的特征。多糖碳的分布或受植茶年限的影响，在20年以上的仪征、苏州和句容茶园呈现出颗粒内部含量较高而边缘较低的特征;在植茶10年的南京、金坛和溧阳茶园中则表现出外高内低的特征。

有机碳在土壤中的积累主要来源于有机碳的难降解性，土壤中易降解的有机碳如碳水化合物、蛋白质类物质等多分布于表层土壤;而难以降解的有机物质如真菌和放线菌的合成产物、多酚、木质素、芳香类多聚物等多分布于深层土壤。土壤有机质与矿物的相互作用可提高有机质的稳定性。Kuiters（1993）研究表明土壤可溶性有机碳进入土壤后大部分吸附于土壤颗粒;Mayer等（2001）研究结果显示，土壤矿物—有机复合体结构对有机质及有机质内部聚合物有保护作用;Lehmann等（2007）采用SR-FTIR研究土壤团聚体表明其碳官能团分布具有异质性。溧阳茶园土壤颗粒中的黏土矿物—脂肪碳、铁氧化物—芳香碳分布模式显示出区别于其他茶园的规律，结合溧阳茶园土壤有机碳含量最低和黏土矿物—多糖碳及铁铝矿物—多糖碳亲和性高于其他有机官能团的特性，推论土壤中存留的有机碳中多糖碳更好地被矿物所保护。

茶园土壤团聚体有机—矿物官能团的相关分析结果显示，87.5%的茶园土壤中黏土矿物（3620 cm-1）与脂肪碳相关性最高，溧阳茶园受海拔高和总有机碳含量低的影响，黏土矿物与多糖碳有更高的亲和性;75.0%的茶园土壤铁氧化物与多糖碳相关性最高，空间分布影响铁氧化物对芳香碳的亲和性，其中句容茶園土壤铁氧化物与芳香碳亲和性最高。结合茶园信息分析可得，施肥措施影响矿物—有机官能团相关性排序，在不施肥的南京茶园及施化肥的句容茶园脂肪碳与黏土矿物的亲和性高于其他茶园。而芳香碳与黏土矿物的亲和性或受植茶年限影响，种植茶树最短（10年）的南京和金坛茶园黏土矿物与芳香碳的亲和性高于其他茶园。多糖碳与黏土矿物的相关性或受土壤类型影响较大，黄红壤的宜兴茶园和黄壤的溧阳茶园表现出高于其他茶园的亲和性。各茶园土壤中铁铝矿物与有机官能团的亲和性排序规律受海拔、pH和植茶年限等影响而存在差异。Lalonde等（2012）研究表明活性铁可通过共沉淀或螯合作用将一部分有机碳保护起来。本研究的苏州茶园铁铝矿物—有机官能团相关分析结果与Lalonde等（2012）的结果一致，种植茶树20年且有机质含量最高的苏州茶园土壤中铁铝矿物与多糖碳存在高度亲和性。

红外光谱结果表明，土壤团聚体中的有机碳以脂肪碳、芳香碳和多糖碳等形态存在，同时还有矿质元素氧化物Fe-O、Al-O和Si-O等存在。土壤颗粒中矿物对有机碳的吸附作用是土壤固持有机碳的重要机制之一。Michalzik等（2001）研究表明有35%～74%可溶性有机碳（DOC）被吸附在矿物表面从而留存在土壤中。有机质多吸附在黏土矿物、铁铝氧化物等小于50 nm孔隙表面，进而降低其生物有效性，使有机质的稳定性增强（Kaiser and Guggenberger，2007，2010;李欢，2016）。苏州茶园土壤总有机碳含量最高，黏土矿物与脂肪碳表现出高度亲和性，说明亲水性的有机物（如脂肪碳）被黏土矿物很好地保护，可降低微生物及胞外酶对其分解作用。

4 结论

江苏不同茶区土壤团聚体及其有机碳的分布特征揭示土壤团聚体通过矿物—有机复合体将有机质留存于土壤中，提高土壤有机质含量。黏土矿物选择性保护茶园土壤中脂肪族化合物，铁铝矿物更多选择性地保护茶园土壤中多糖碳。生产中宜依据不同茶区养分具体管理方式、茶叶栽培特点及土壤条件，因地制宜采取差异化的茶园养分管理策略。

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（責任编辑 罗 丽）