受访人：董利利
单位：沈阳农业大学
专业：农学、土壤生态(康奈尔大学农业与生命科学学院博士后)
研究方向：土壤有机质形成机制、黑土地保护、碳氮磷循环与凋落物分解
董利利，沈阳农业大学副教授，深耕农学领域的土壤生态与碳循环研究。她聚焦黑土地退化治理及土壤有机碳稳定性提升，通过研究地上地下分解的时变规律及对土壤碳的固持潜力，揭示凋落物分解的氮素驱动机制、地上地下分解异速关系等核心规律，创新土壤有机质形成研究范式。主持国家自然科学基金等9项项目，在PNAS、Soil Biology & Biochemistry等顶刊发表SCI论文30余篇。荣获欧洲土壤学会“优秀土壤科学家奖”、梁希青年科学技术奖二等奖等，入选辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才，为退化土地地力提升与粮食安全提供科学支撑。
从科学和战略两层面来理解黑土有机质“生命引擎”的衰竭研究
提问：您长期聚焦土壤有机质形成机制与黑土地保护，这一研究方向对东北黑土区地力提升、耕地质量保育及国家粮食安全，具有哪些不可替代的科学价值与战略支撑作用？
董利利： 我研究生期间主要从事凋落物分解及土壤生态过程研究，凋落物分解是土壤有机质形成的核心关键步骤之一，所以早期的科研经历也为我后期聚焦土壤有机质形成机制与黑土地保护研究奠定了理论基础。
有机质形成机制这一研究方向之所以不可替代，是因为它直指黑土保护的核心痛点：黑土退化的本质不是简单的土壤流失，而是有机质这个“生命引擎”的衰竭。 其研究价值可以从科学和战略两个层面来理解。
第一是科学价值：有机质形成机制研究揭示了黑土“生命力”的底层密码：与传统研究相比，这一方向的科学价值在于从“知其然”到“知其所以然”，具体表现在以下几个方面：首先， 它突破了腐殖质是惰性大分子的传统认知，证明微生物的“碳泵”作用是形成稳定有机质的关键。这就像揭示了黑土“造血”而非简单“储碳”的机制，是不可替代的认知革新。其次，研究发现，黑土肥力的核心在于其巨大的“微生物碳库”，失肥首先是微生物“碳饥饿”导致的。因此，精准调控微生物群落是恢复地力的高效途径，远比依赖盲目投入有机肥更科学。
再次，构建了有机-无机-生物耦合的保护新理论，该方向在微观上打通了“矿物-有机质-微生物”的互作界面，在宏观上则为侵蚀沟治理、高标准农田建设以及退化土壤改良等工程植入生物学手段，超越了单纯的物理化学改良方法。
第二是战略价值：黑土地保护的终极目标，始终是要转化为守护大国粮仓的核心能力。
因此，有机质形成机制的研究为耕地保护到粮食安全的价值闭环提供技术支撑，主要体现在以下几个方面：(1)支撑黑土地“瘦身”的精准诊断：过去保护性耕作存在盲目性，而基于有机质形成机制的研究，可以为不同退化程度的黑土开出精准“药方”，科学指导化学改良剂添加、秸秆还田方式、有机肥施用方法等，这也为东北高标准农田建设提供了从“建得好”到“养得活”的科技支撑。(2) 筑牢国家粮食安全的“抗逆”防线：通过提升有机质含量，能在不增加水肥投入的条件下，显著增强黑土地对干旱和洪涝的缓冲能力。在全球变暖的背景下，构建具有高抗逆性的土壤，相当于为粮食安全安装了不可替代的“稳定器”。(3)抢占农田碳汇战略高地：东北黑土区是我国最大的农田碳库。探明其固碳机制，能让黑土地在保障粮食生产的同时，成为我国争取国际碳话语权的巨大碳汇资产，使其从单一的粮食基地升级为“粮仓+碳库”。(4)从根本上构建黑土保护的“东北模式”： 这一研究最终将指导形成一个独一无二的技术闭环：用东北的有机资源，激活东北的土壤生命，养活东北的作物，固住大气中的碳。这将是“藏粮于地、藏粮于技”最生动的实践，为国家粮食安全提供长久保障。
EcoLab(生态实验室)的核心科研文化重塑加中国传统文化沁润，为我深耕土壤有机质形成机制科研工作奠定了坚实基础
提问：康奈尔大学博士后阶段的土壤生态与碳循环研究经历，为您回国后开展黑土地退化治理、有机碳稳定性提升，奠定了哪些关键理论、方法与国际视野？
董利利：“师者，传道授业解惑也”！人生路上，如果能遇到良师，绝对是人生万幸！我很感激在我求学生涯及职业发展的早期遇到了很多良师，其中，给予我深刻启发和深远影响，并使我在学术之路上坚定前行的就是我在美国康奈尔大学骆亦其教授实验室的学习经历。
这段经历不仅开阔了我的科研视野，提升了我的科研思考能力，激发了我对科学研究最原始的好奇心和探索欲，更重要的是，EcoLab(生态实验室)的文化重塑了我对科学与育人，工作与生活，价值与情怀的深度思考。实验室极具魅力和吸引力的文化是包容，或者叫兼容并蓄。
EcoLab 尊重自由探索，崇尚兴趣驱动的学术氛围，如同为每粒种子提供了最适合的土壤，无论鲜花小草，还是参天大树，都为其成长提供了营养：尊重，尊重每个人的天分和才能，包容每个人的风格和秉性，正如《庄子・知北游》中说：天地有大美而不言，四时有明法而不议，万物有成理而不说。” 虽不言不议不说，天地之间，藏精取华，有容乃大。同样，作为一名大学老师，在骆老师实验室交流学习的点点滴滴体会中，我学会了为人师者的境界：策之以其道，食之尽其材，鸣之通其意。
另外，EcoLab的学术导向对我在科研能力培养和研究视野的提升上起到了至关重要的作用。实验室始终以探索生态学领域的前沿科学问题为核心。
刚加入实验室时，了解到一个关于生态系统实时预报的研究项目，这是实验室参与的美国能源部支持的一项大型研究，聚焦于泥炭地碳动态的变化过程，特别是全球变化(如二氧化碳浓度升高和气候变暖)如何影响碳释放和储存。
这是一个复杂但又具有重要学术和应用价值的问题。项目的核心挑战在于如何通过模型捕捉泥炭地生态系统的复杂反馈机制及其对气候变化的响应。泥炭地碳释放受多种因素驱动，包括土壤湿度、温度和植被变化，而这些过程之间的相互作用对生态系统的碳平衡有深远影响。
通过实验室内部的讨论，以及与不同学科背景科学家的多次交流中发现解决这一问题的关键在于整合多学科的研究方法，将理论与实验数据紧密结合，同时也需要训练自己对基本问题的把握，不要在复杂和没有规律的数据中迷失。
有时候我们面临复杂的前沿科学问题，需要通过团队协作和逐步探索找到解决方案。更重要的是，科学的魅力不仅在于揭示自然规律的结果，还在于那个敢于应对挑战、整合资源、并不断优化方法的过程。这些科学培训过程为后期深耕土壤有机质形成机制科研工作奠定了坚实的基础。
凋落物分解氮素驱动机制与地上―地下分解异速关系规律，将土壤有机质形成理论框架从被动化学保护推向主动生物调控，并共同指向微生物效率-矿物稳定(MEMS)框架的新范式崛起
提问：您系统揭示凋落物分解氮素驱动机制与地上―地下分解异速关系，这两项核心规律的发现，如何改写传统土壤有机质周转与碳固持的认知框架？
董利利：凋落物分解氮素驱动机制与地上―地下分解异速关系这两项规律，正是近年来土壤碳循环理论变革的核心动力。它们共同颠覆了传统的土壤研究的“黑箱”范式，将土壤有机质形成的理论框架从被动化学保护推向了主动生物调控。
首先，就凋落物氮素驱动机制而言，传统理论认为，氮素输入普遍促进碳固持(“氮促碳汇”)，但新机制揭示这是一场由微生物代谢策略主导的博弈，即“微生物基质效率假说”。
凋落物的初始氮含量和碳氮比(C:N) 直接“指挥”微生物的代谢效率，决定碳的归宿。基于东北温带森林64个树种为期10年的分解实验证实，氮素与分解速率的正相关关系在第4年出现“拐点”，即凋落物前期分解与氮含量正相关；然而第4至第10年，氮元素含量越高，分解速率越慢。由于前期高氮供应解除微生物对氮的限制从而提高微生物碳代谢效率，后期大量微生物残体积累促进土壤有机质形成。
该研究结果证实“微生物养分挖掘理论” 替代了旧有的“氮沉降促进碳汇”的笼统判断，更强调微生物的碳利用效率(CUE) 才是碳固存的关键开关。
其次，就“地上―地下分解异速关系”而言，传统模型基于“异速生长理论”，假定地下碳输入(细根)与地上叶片分解成正比，即叶片分解越快的物种，其根系分解也越快。
我们基于23个物种的分解研究发现，叶片分解比根系分解快25%，根系的渐进残留率比叶片高60%，更有利于碳的固持。地下根系分解并不与叶片分解全过程耦合，而是随着分解时间的延长遵循独立分配机制。
尤其是不同根系与叶片在分解后期解耦合揭示了凋落物化学品质的协同调节机制及分解过程中的营养权衡策略：表明植物更倾向于将碳优先分配到获取受限资源的器官(如养分不足时倾向于长根)，而非简单按比例分配。
这两项规律共同指向了一个新范式――微生物效率-矿物稳定(MEMS)框架的崛起。它改写了传统“腐殖化”理论：旧理论认为凋落物难分解组分经缩合反应直接形成稳定腐殖质。新理论指出，凋落物经微生物分解与同化形成“微生物残体”，微生物残体才是SOM的主要前体。其效率由氮素计量学调控，并被矿物基质保护。
在MEMS 和MCP理论的基础上，围绕凋落物的化学品质及微生物碳利用策略进行三个层次的科学研究
提问：您提出并创新土壤有机质形成研究范式，与传统腐殖质形成、微生物分解理论相比，新范式在科学逻辑、观测手段与模型预测上实现了哪些关键突破？
董利利：土壤学界对土壤发生及形成的研究可以追溯到19世纪，最早提出土壤发生成土因素的是俄国著名的自然地理学家和土壤学家道库恰耶夫，他是近代土壤发生学的奠基人，也被誉为现代土壤学之父。
经过百年土壤有机质形成理论的演变，从2013年美国科罗拉多州立大学Cotrufo提出的微生物基质-效率(MEMS)假说到中科院沈阳应用生态研究所梁超研究员2017年提出微生物碳泵(MCP)理论及续埋效应为核心的理论，这些土壤有机质形成的“新范式”确实是对传统“腐殖质化学形成说”和“微生物分解主导论”的范式革命。
我们也是在梁老师MCP理论的基础上，围绕凋落物的化学品质及微生物碳利用策略进一步展开了系列研究。
从科学逻辑上说，土壤形成的过程研究从“植物残体转化”到“微生物合成与物理保护”形成全新完整的逻辑链条。一般传统理论逻辑链是“植物残体 → 腐殖化(缩合聚合)→ 稳定有机质”。认为难分解的木质素等是形成稳定的主因，土壤有机质主要源于植物。
新的研究范式的逻辑核心是“微生物同化 → 死亡残留(细胞壁/代谢物)→ 矿物/团聚体保护 → 稳定储存”。新范式的核心观点是大多数稳定有机质并非来自植物，而是微生物反复利用碳后留下的“尸体”及其代谢产物，其稳定取决于矿物吸附和团聚体包裹，而非自身化学结构。
从观测手段来说，研究方法也逐步实现从化学提取到分子/同位素与光谱质谱学技术的飞跃。传统方法主要依赖碱酸提取腐殖酸、富里酸、胡敏酸等，化学提取可能会产生干扰信息，误导认知。
新范式手段一般采用高分辨质谱(如FT-ICR-MS)，可以直接识别数千种分子，证明土壤中多是亲水、低芳香性的微生物源小分子，而非大分子腐殖质。同时用同位素示踪(如13C、14C)可区分植物碳 vs 微生物碳的去向与年龄；生物标识物(如氨基糖、木质素酚)用于量化微生物残体贡献。其他光谱-显微技术(NanoSIMS、同步辐射STXM)直接原位观测微米尺度有机质-矿物结合，验证物理保护机制等等。这些新技术的应用为新范式研究提供了坚实有力的监测手段和方法。
就模型预测而言，模型的参数选择从化学惰性参数到微生物过程参数转变。传统模型(如RothC、CENTURY)将有机质分为易分解、慢性和惰性库，惰性库分解速率固定，预测依赖于校正，缺乏明确的机理过程。新范式模型(如MIMICS、CORPSE、MEMS)，使用表达微生物生理过程的指标，比如生长效率、死亡、休眠、胞外酶等参数，作为微生物调控土壤有机质形成过过程的模型参数，在模型预测能力和准确性等方面大大提高。
综上，新范式将土壤从植物残骸堆积库重新定义为微生物驱动的动态碳加工厂，说明土壤有机质形成不单单仅依赖难降解化学物质，这将为实现微生物增效固碳、调控团聚体保护等提供明确路径。
协同供应碳、氮、磷，构建“微生物活跃―残体积累―团聚体胶结―惰性碳库扩容”完整链条，实现“藏粮于地、藏粮于技”
提问：您围绕碳氮磷耦合循环开展系统研究，在黑土农田中，三者交互如何调控凋落物分解速率、养分释放效率与有机碳累积路径？
董利利：首先，不管是在黑土农田，还是森林草地等不同生态系统类型中，化学计量平衡是决定分解速率及养分释放的关键化学控制因子。
我们知道分解速率与养分释放这一过程的取决于微生物的养分需求与凋落物供给的平衡。例如，加入低碳氮比(C/N)的豆科残体或氮磷肥，能缓解微生物的养分限制，显著加速其活动并激发有机碳矿化(激发效应)。相对而言，初始含氮量低(高C/N)的凋落物分解很慢，在分解后期，微生物会主动将无机养分转化为自身生物量，之后再随微生物死亡而净释放，形成“富集-释放”的规律。
另外，CUE决定碳的去向：微生物碳利用效率(CUE)决定了吸收的碳是用于生长还是被呼吸消耗。研究证实，调控核心在于微生物分解吸收与底物供应的化学计量平衡。
在东北黑土农田中，碳(C)、氮(N)、磷(P)是一切农作物生长的基本能量来源和启动引擎。一项180年长期试验证实，氮磷联合施用能使有机碳提升28%；而在东北黑土区，减耕(RT)可使0-5cm土层有机碳库储量增加26.80%，耕层氮素储量增加 13.75%，实现了碳氮协同增效。
因此，只有协同供应碳、氮、磷，才能构建一个“微生物活跃―残体积累―团聚体胶结―惰性碳库扩容”的完整链条，这是实现“藏粮于地、藏粮于技”双重目标的核心理论基础。
优秀科研人或该具备“兴趣驱动的好奇，好奇启发的高度专注，专注铸造的坚韧，与超强的执行力”等几方面优秀品质
提问：您在PNAS、Soil Biology & Biochemistry等国际顶刊发表30余篇SCI论文，如何将基础科学问题、实验设计与学术表达高度统一，持续产出高影响力成果？
董利利： 这个问题不仅是方法论的问题，更是一个优秀的科研人该具备哪些优秀品质的问题。其实，究竟怎样做好科研，怎样才能保持永不褪色的科研激情和信念，可能是每个科研人都曾面临的困惑和拷问？
我想借用在康奈尔大学学习期间导师讲到的4P理论回答这个问题： Participation(参与)，Persistence(坚持)， Perspective(洞察)， Popularization(普及)。
大概意思是：“先找到感兴趣的项目和研究方向，参与进来； 在研究过程中人人会遇到困难，坚持不懈，别轻易放弃；透过种种现象挖掘科学问题的本质，通过兴趣驱动执行力去解决问题；最后通过学术交流宣讲，宣传自己的学术思想，取得一定的成就感之后，慢慢就培养了科研激情。”这简单的4P，何尝不是任何一个优秀的科研人身上共通的卓越特质：兴趣驱动的好奇，好奇启发的高度专注，专注铸造的坚韧。
我想有了这些品质，对人生有追求对未来有期待每个科研人已经走在卓越的路上了。这份不褪色的科研激情，加上超强的执行力，学术交流能力以及科学问题提炼的能力，自然会助力高影响力的科研成果持续产出。
一个人的论文可以写在期刊上，一群人的论文更应该写在辽宁的万顷良田里
提问：您入选辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才，辽宁杰出科技青年奖等，在区域黑土地保护、产学研协同与青年人才培养中，承担着怎样的定位与使命？
董利利：入选“兴辽英才计划”青年拔尖人才，包括辽宁杰出科技青年奖等奖项，不仅是对个人前期研究的认可，更意味着一份沉甸甸的责任。
在辽宁乃至东北全面振兴的背景下，如果说“兴辽英才”项目是一盏灯，我希望它照亮的是深耕黑土保护及可持续管理的科学路径、产学研结合的创新链条，以及新一代青年人才的成长阶梯。
一个人的论文可以写在期刊上，但一群人的论文更应该写在辽宁的万顷良田里，这也是每个参与黑土地保护的科研工作者始终坚守的使命。我们知道，黑土地是“耕地中的大熊猫”，但长期高强度利用导致其有机质下降、耕层退化。
我的核心使命是：围绕碳氮磷耦合循环与有机质形成新范式，系统研究不同管理措施下黑土团聚体中微生物残体与矿物结合态碳的累积路径， 同时通过构建“问题-技术-模式”链条：针对辽宁典型黑土区(如昌图、海城)，将基础研究结论(如氮磷配施提升微生物碳利用效率)转化为技术规程，例如“玉米-大豆轮作+深松+有机肥部分替代”组合技术模式，为黑土地保护提供技术支撑。
另外，青年拔尖人才不仅要个人拔尖，更要带出一支队伍。我的使命是：依托辽宁省农业科学院或高校平台，组建多学科交叉(土壤生物、作物营养、智能感知)的青年攻关小组，吸纳省内其他单位青年骨干，学科交叉融合，打造一支优秀的青年土壤元素循环研究团队。
有机碳稳定性的研究结果可为黑土地保护提供三种技术路径
提问：东北黑土面临变薄、变瘦、变硬等退化问题，您的有机碳稳定性提升相关成果，可提供哪些可量化、可落地的阻控与修复技术路径？
董利利：目前有机碳稳定性的研究结果可为黑土地保护提供以下技术路径。
路径一：保护性耕作――秸秆覆盖还田结合免耕/少耕为核心，通过减少土壤扰动实现固碳增汇，代表模式为“梨树模式”。该技术在东北地区的推广面积已从最初的225亩起步，逐步覆盖近1亿亩耕地。连续十年实施“梨树模式”的地块，土壤有机质含量增加近13%，土壤含水量从20%增加到40%，水土流失量减少80%。其核心量化指标为：有机质含量提升13%，含水量提升20%―40%，保肥能力增强30%，化肥用量减少18%，喷药次数从3次降至1.5次。从固碳速率来看，保护性耕作连续实施5年后表层5 cm土壤有机质含量增加10%，10年后增加21%，15年后增加52%，免耕对固碳效果更优，而少耕在增产方面表现更佳，将免耕与秸秆覆盖相结合可实现固碳增产效益最大化。
路径二：有机物料还田――通过秸秆还田和有机肥施用增加外源碳输入，以微生物介导的“增长-死亡-衰减”过程促进微生物残体碳积累，贡献超过50%的农田土壤有机碳库。依托中国科学院海伦农业生态实验站34年长期定位试验的研究表明，长期施用秸秆和粪肥使黑土表层(0―20 cm)微生物残体碳含量分别增加了31.6%和38.2%，亚表层(20―40 cm)分别增加了20.0%和35.6%。有机物料施用还显著增加了>0.25 mm团聚体比例和团聚体内有机碳含量，提升了可溶性有机质浓度并促进其腐殖化程度，而腐殖化程度高且芳香性强的溶解性有机质组分在冻融循环过程中具有更高的稳定性，有利于有机碳的长期固持。
路径三：采用轮作和间作等多样化种植模式，让土地休养生息。以玉米-大豆轮作(含“玉-豆-豆”等模式)搭配有机无机配施为核心，利用豆科作物的生物固氮作用进行碳氮协同调控。化肥与有机肥配施使玉米和大豆产量提升42.2%，效果最为显著。玉米-大豆轮作比单作更具优势，通过豆玉豆轮作、有机无机配施、生物菌剂应用等技术集成，实现土壤有机质提升0.3%―0.5%，化肥用量减少10%―20%，从源头缓解了土壤酸化与板结。
以上技术路径均有长期定位试验数据支撑和大田验证案例，可根据不同区域的土壤退化类型、气候条件和生产需求组合应用。
通过优化渐进负指数模型量化地下根系的分解速率和木质残体的残留时间等，研究土壤腐殖质化的主要调控因子根系组织中的次生代谢产物(单宁酸、束缚酚、木质素等)的化学机制，为优化秸秆还方式田等耕地保护提供理论依据
提问：您在地上―地下分解时变规律与土壤碳固持潜力方面的定量发现，如何为秸秆还田、轮作、免耕等田间管理措施提供科学依据？
董利利：土壤有机质的稳定性对于植被存活、生长，和生产力形成与维持具有决定性作用，也是维持生态系统服务功能、减少养分流失和退化的重要保障。
我们利用根系原位分解手段，动态监测70多个物种分解过程中碳、氮、磷、木质素及其他矿质养分从植物到土壤的地理迁移和转化过程，并通过优化渐进负指数模型量化地下根系的分解速率和木质残体的残留时间。
研究发现：根系组织中的次生代谢产物(单宁酸、束缚酚、木质素等)作为顽抗的防御物质，是土壤腐殖质化的主要调控因子。
根系因具有较高的木质素和次生代谢产物，对土壤颗粒态有机碳(POC)形成贡献更大。而地下根系的渐进质量残留比叶片高62%，能够在土壤中以木质残体和微生物残体形式保留超过14年。
这项研究初次揭示根系分解速率与残留率异速关系的化学机制，发现地下根系对土壤碳的固持潜力比叶片高约60-80%。
该研究揭示了凋落物不同化学计量特征以及功能性状是调控不同分解阶段养分释放的主要化学机制，为土壤养分富集，肥力提升及土壤碳固持的溯源分析提供理论依据。
该研究可以帮助优化秸秆还田方式，例如，地上部分(如茎叶)分解快、释放养分迅速，但易损失；地下部分(如根系)分解慢、效率高，对长期固碳更有效。因此，地上秸秆建议粉碎深翻，与土壤充分混合，利用土壤矿物的吸附保护作用，减少碳损失。
同时，通过选育根系发达的品种或搭配深根作物(如轮作)，放大地下碳输入的固碳优势。另外，依据不同作物凋落物的“碳质量”差异(如C/N比、木质素含量)决定分解速率差异，推荐高碳作物(如玉米)与固氮作物(如大豆)轮作，确保大豆残茬能加速玉米高碳秸秆的初期分解，而玉米残茬则贡献长期碳库。免耕减少土壤扰动，能保护团聚体结构，将新鲜有机物物理封锁在团聚体内部，降低其分解速率。
以上这些定量规律能够帮助从“碳收支”的角度精确设计农田管理措施――比如在免耕下增加高碳秸秆覆盖来构建表层碳库，在轮作中用深根作物补充深层碳等。这些原理的最佳效果也需要因地制宜(如气候、土壤类型)，因证施策。
提高农田土壤碳储量，提升土壤有机质含量，保障粮食安全，需完成三方面的课题研究来增强土壤碳汇能力；而推动土壤增汇从定性描述走向定量设计与精准调控，面临的瓶颈解决也尤为重要
提问：面向碳中和国家战略，您在土壤有机碳增汇方向有哪些关键科学判断，未来3�C5年将重点突破哪些机理与技术瓶颈？
董利利：土壤有机质碳储量是大气和地上植被碳库的2-4倍，土壤有机质形成是重要的碳汇途径，具有非常巨大的固碳潜力。
2015年在巴黎举办的联合国气候变化框架公约第21次缔约方大会倡导：每年提高4‰的土壤碳储量缓解全球气候变化和粮食安全。所以，提高土壤有机质含量，提升土壤碳封存，促进土壤“固碳增汇”也是我国实现”“碳中和”这一战略目标的的关键途径之一。
那么，在农业领域，如何题高农田土壤碳储量，提升土壤有机质含量，保障粮食安全，也是当下我们面临的一个时代难题。我认为可以从以下几个方面增强土壤碳汇能力。
第一，微生物碳泵是稳定性核心：土壤固碳并非简单的有机物堆积，主要依赖微生物反复利用、代谢后的产物(如坏死物)与矿物结合形成稳定碳。因此，调控微生物群落与功能，比单纯增加秸秆还田量更关键。
第二，物理保护决定碳的长期命运：土壤团聚体和矿物结合位点的保护能力是有限的，存在“碳饱和效应”，这意味着增汇策略需从“追求投入量”转向“创造保护位点”，否则新增碳将迅速分解。
第三，增汇与减排存在协同与权衡：例如，水稻田增汇(如生物炭还田)可能减少甲烷排放；但旱地免耕增汇，有时会因厌氧环境增加氧化亚氮排放。
目前存在的瓶颈包括以下几个方面：就机理瓶颈而言，如何定量区分碳的来源与路径，比如秸秆还田中，无法实时区分新施有机物、原有土壤碳以及微生物转化碳，需突破纳米二次离子质谱等技术，原位示踪碳原子从厘清碳的植物-微生物-矿物的全域流通路径。新鲜碳输入可能加速或抑制老碳分解，需建立基于碳质量、微生物养分需求和矿物可用性的通用预测模型，判断激发效应方向。
就技术瓶颈而言，当前还田方式粗放，需要开发合适配方的微生物菌剂(如矿化能力低、但周转效率高的微生物)和定向矿物调控(如添加活性硅、铁矿物促进新碳稳定)的技术，并进行大面积田间验证。有机肥/秸秆添加容易分解，直接施用固碳效率低，需要研发新的固碳工艺，通过快速生物发酵或热解，提前完成微生物转化，再与矿物复配，形成高稳定性的有机-矿物复合体后再还田。解决这些瓶颈，将推动土壤增汇从定性描述走向定量设计与精准调控。
建议聚焦“微生物碳泵-矿物碳泵”的协同机制研究。5年的同一处理，在时间序列样品中，捕捉到短期实验无法发现的碳库变化规律
提问：对立志投身土壤生态、黑土地保护与碳循环领域的青年科技工作者，您在方向选择、长期深耕、国际合作与持续创新上有哪些具体建议？
董利利：长期以来，土壤学界一直试图解释为何某些有机质能存在数千年，而有些则迅速分解。
前期观点认为，SOM 的稳定性主要取决于凋落物分解残体中复杂的分子结构(如木质素的“顽抗性”)或通过化学缩合形成的大分子“腐殖酸”。然而，随着同位素示踪和分子标记技术的进步，这些理论正面临挑战。
究竟是化学分子结构决定了其稳定性，还是微生物过程起主导作用？面对各种土壤学问题，建议聚焦“微生物碳泵-矿物碳泵”的协同机制研究。未来3-5年的瓶颈突破集中在微生物转化与矿物物理保护的交叉点。比如，研究特定功能微生物(如腐生真菌)如何转化有机分子，使之更易与铁/铝矿物结合。
系统学习环境矿物学(如X射线衍射分析矿物晶型)与稳定同位素示踪(13C/14C标记技术)。长期深耕同一研究领域和方向，哪怕只有几个盆栽或小区，坚持至少5年的同一处理(如不同秸秆还田量)。每年用相同方法采样、记录完整环境数据。5年后，你将拥有宝贵的“时间序列样品”，能捕捉到短期实验无法发现的碳库变化规律，这是发表高影响力论文的关键。
最后，加强国际合作和学术交流，带着问题和数据走出去，去系统学习新的技术和新的实验方法，并应用于自己的研究。紧跟学科前沿动态，探索前沿科学问题和科学技术，提高学术创新能力。
图片来源：受访者提供。文/季绍华、孟庆扬
