土壤有机碳是农业生态系统的关键驱动和调节者, 特别是根际微域有机碳动态对土壤碳素循环和矿质营养元素释放起着重要作用。 研究长期不同化肥和有机肥施用下大豆根际土壤有机碳、 活性有机碳以及有机碳结构的变化规律, 深入了解根际有机碳固持和稳定机制, 为完善农田生态系统碳固持和农田可持续发展提供科学依据和理论支撑。 该研究依托黑土长期定位试验, 采用化学分析、 固态13C-核磁共振 (13C-NMR)等方法研究大豆根际土壤有机碳含量、 活性有机碳含量和有机碳结构组分变化规律。 结果表明, 与非根际土壤相比, 大豆根际土壤有机碳含量显著增加, 长期施肥处理能够显著增加根际土壤有机碳和低活性有机碳含量, 以常量有机肥加氮磷钾（MNPK）处理提升效果最好。 核磁共振实验结果表明, 与不施肥处理相比, MNPK处理明显增加根际土壤烷基碳、 烷氧基碳比例以及烷基碳/烷氧基碳比值, 降低芳香基碳和芳香碳/总碳比值, 在非根际土壤中尤其显著; 常量氮磷钾（NPK）处理增加芳香基碳比例和芳香碳/总碳比值, 在根际土壤中烷基碳比例和烷基碳/烷氧基碳比值增加, 烷氧基碳比例降低, 非根际土壤测试结果相反。 综上所述, MNPK处理能够显著提升根际有机碳含量, 增加有机碳中烷基碳、 烷氧基碳比例以及烷基碳/烷氧基碳比值, 促进团聚体形成和增加土粒结构稳定性, 而NPK处理增加芳香基碳比例和芳香碳/总碳比值, 降低根际烷氧基碳比例, 团聚体稳定性降低, 同时证明固态13C-核磁共振技术结合半定量分析能够准确地分析不同有机碳结构组分变化, 深刻认识根际土壤有机碳的稳定机制。

含碳丰富的秸秆在无氧或限氧的条件下低温热解后得到生物炭可施入土壤, 有利于缓解秸秆处理压力、 减少污染、 减少温室气体排放, 并改良土壤。 在重要的农粮基地辽宁潮棕壤上布置了生物炭还田试验。 玉米田施用不同量的生物炭(0, 360, 1 800和3 600 kg·ha-1)一个生长季后, 研究土壤有效磷(P)、 有机P和全P含量的变化, 并采用荧光共轭物质作为测定底物, 通过酶解产生荧光物质研究土壤磷酸酶活性的响应。 结果表明, 生物炭添加到土壤后, 土壤有效P含量随生物炭施用量增加而显著升高、 有机P和全P的含量没有显著的变化。 其原因是生物炭携带有效P而引起的。 碱性磷酸单酯酶和磷酸二酯酶活性随生物炭添加量的增加而增大, 适量生物炭处理(1 800 kg·ha-1)可显著增加酸性磷酸酶, 而高量生物炭处理(3 600 kg·ha-1)对酸性磷酸酶略有抑制, 可能是生物炭自身的偏碱性使土壤pH值增大所致。 生物炭的添加对土壤磷素和磷酸酶活性的影响是土壤物理性质、 化学性质及土壤微生物群落结构和代谢能力的综合体现, 需要进一步深入研究。

利用扫描电镜—能谱仪分析不同温度产生的生物质炭的化学与结构特性。 结果表明: 随温度升高, 芒草碳的平均碳含量和最大碳含量均呈现增加趋势, 平均碳含量和最大碳含量与最高处理温度之间为显著正相关关系(r值为0.76和0.86)。 平均碳含量和最大碳含量与高温灼烧法测定的碳含量之间为显著正相关关系(r值为0.83和0.91), 最大碳含量的相关性好于平均碳含量。 因此, 应用该方法获得芒草炭的碳含量与温度相关性好, 最大碳含量可以用于生物炭组分分析; 电镜扫描结果可以有效分析芒草炭的结构特性。 基于该方法快速、 简便、 稳定以及可对生物质炭的结构和组分同时分析的优点, 它是一种极具发展前途的分析方法, 有助于生物质炭等其他材料的结构特性与组分研究。

应用荧光共轭物质作为底物, 将96微孔板和荧光检测法结合进行稻-麦轮作系统CO2倍增条件(FACE)下土壤两种糖酶（木聚糖酶和纤维素酶）活性的测定, 探讨了微孔板结合荧光法测定糖酶活性的可行性。 结果表明, 此种方法可以灵敏的检测到土壤稀释液中的糖酶活性, 测定结果重现性较好(变异系数最大为4.879%)。 与传统的分光光度法相比, 是一种准确、 快速、 简便的土壤糖酶活性测定方法。 CO2倍增条件下土壤木聚糖酶活性高于自然条件, 且在小麦的拔节期, 抽穗期和成熟期及水稻的抽穗期和成熟期显著高于对照（P<0.05）, CO2浓度升高提高作物的生长代谢水平, 进而影响微生物活性造成土壤木聚糖酶活性提高。 纤维素酶活性在CO2倍增条件下未发生显著变化, 说明土壤纤维素酶在短时期内对CO2增加的响应不显著。