土壤有机质的形成途径和稳定机制一直是土壤学领域重要的科学问题,尤其是近年来,越来越多的研究关注微生物在土壤有机质形成过程中的作用。在本研究中,通过长期免耕条件下秸秆还田大田试验,利用热裂解色谱质谱技术来研究有机质化学组分,尝试着探究在添加外源有机质的条件下,土壤有机质各组分对外部环境改变的响应。本试验依托于中国科学院保护性耕作研发基地,位于吉林省梨树县大房身乡高家村,自2007年以来,在免耕条件下进行了为期10年的不同秸秆覆盖量试验,设置了 4个秸秆覆盖量免耕处理,即无秸秆覆盖(NT-0)、33%秸秆覆盖(NT-33)、67%秸秆覆盖(NT-67)、100%秸秆覆盖(NT-100)。通过分析测定不同土层土壤(0～5cm,5～10cm,10～20cm)10年内不同处理样品有机碳、总氮,发现免耕秸秆还田覆盖对农田土壤的影响土壤表层(0～5cm)响应最为积极,于是我们进一步对表层土壤(0～5cm)有机质组分进行了研究,讨论了免耕条件下秸秆覆盖对土壤有机质的影响。主要试验结果如下:1.长期的免耕处理能够提高农田土壤表层的有机碳(SOC)和全氮(TN)含量,且结合秸秆覆盖的免耕处理的促进作用更强。另外,秸秆还田覆盖能够对表层土壤质量起到调节作用,表现为土壤含水量的增加和容重的降低。2.免耕还田覆盖第1年,各处理间无明显差异,第5年,植物来源组分(酚类化合物组分)对不同处理间SOM分子结构差异起主要贡献,而第10年,微生物来源的组分(含氮化合物组分)起主要贡献。3.在10年过程中,相对含量呈增加趋势的组分为木质素类组分、酚类化合物组分和脂类化合物组分,表明在长期条件下植物来源组分对表层(0～5cm)SOM分子结构影响较大,在微生物体外修饰的作用下,使得土壤中积累了大量难分解的植物来源组分。同时,微生物同化外源有机质组分,能够将土壤中多余的肥料氮素以“过渡库”的形式保存在土壤中,增加了微生物来源有机质。在农田生态系统施行免耕秸秆覆盖还田技术,通过土壤微生物体内周转和体外修饰两种途径来促进有机质含量的提升,对于提高土壤肥力和农业可持续发展有积极的意义。综上所述:本研究为土壤有机质分子组分来源及评估微生物和植物对有机质的相对贡献提供了新的思路,并且通过试验进一步验证了土壤微生物对不同生态系统类型土壤有机质的形成和稳定的重要性。本研究对于在土壤管理中采取合理的措施以促进有机质的积累,提高土壤肥力提供了强有力的理论基础。