论文标题：Carbon accumulation efficiency of granulated straw incorporation and its response to nutrient supplement in infertile agricultural soils: Evidence from biomarkers

期刊：Soil Ecology Letters

作者：Xun Duan, Xiangbi Chen, Wenju Zhang, Jun Wang, Ling Xie, Yijun Xu, Shiyou Hu, Guangxu Zhu, Wei Gao, Jinshui Wu

发表时间：13 Dec 2024

DOI： 10.1007/s42832-024-0284-9

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本研究聚焦于贫瘠农田土壤养分投入对秸秆碳积存的调控效应及其机制。通过微区试验，设置了高强度秸秆颗粒还田有/无养分投入处理，监测了典型时期土壤有机碳积累动态及微生物碳源利用特征。结果表明，与仅秸秆颗粒还田相比，秸秆颗粒+养分处理在旱地土壤中降低了木质素酚和氨基糖的含量，从而导致土壤总有机碳含量下降；然而，在稻田土壤中，养分投入增强了微生物的合成代谢，促进了土壤有机碳积累。因此，养分调控秸秆碳积累的效应和强度可能取决于土壤自身属性，未来需在更多土壤类型中进一步验证。

将粉碎秸秆压缩为颗粒状并以高强度投入能够使贫瘠农田土壤快速培肥增碳。然而，高强度秸秆颗粒还田可能引起土壤元素失衡（碳过量、养分限制），导致土壤碳分解代谢损失高；适量补充养分是否缓解微生物养分限制，强化微生物合成代谢，促进秸秆碳积累。

本研究选取亚热带典型贫瘠农田土壤（花岗岩发育的红壤和板页岩发育的稻田），开展田间微区试验，设置高强度秸秆颗粒还田下有/无养分投入处理，监测土壤有机碳积累动态，明确养分调控秸秆颗粒碳积存的方向与强度；分析典型时期碳源利用特征和微生物残体，明确养分调控秸秆颗粒碳转化和积累的微生物机制。结果发现，养分投入对秸秆碳积存的在旱地和稻田的效应相反。与仅秸秆颗粒还田相比，秸秆颗粒+养分投入降低了旱地土壤木质素酚和氨基糖含量，进而导致土壤总有机碳减少了11.3%。这一现象可能是由于养分投入降低了土壤pH以及铁氧化物含量，从而削弱了土壤有机碳的矿物保护；然而，在稻田土壤中，养分投入缓解了微生物的养分限制，增强了微生物的合成代谢，促进了微生物残体的积累，从而小幅度提高了土壤总有机碳的积累。

总体上，我们的研究强调了养分投入调控秸秆颗粒碳积累的方向和强度可能与土壤自身属性紧密有关，且未来需要在更多土壤中进一步验证。

作者及团队介绍

段勋（第一作者），中国科学院亚热带农业生态研究所博士研究生，研究方向为农田土壤有机碳固持。

陈香碧（通讯作者），中国科学院亚热带农业生态研究所研究员，主要从事农田土壤碳氮积累与转化机制研究、中低产田改良技术研发。主持国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划项目课题、湖南省杰出青年基金等。

吴金水（通讯作者），中国科学院亚热带农业生态研究所首席研究员，从事土壤生态与农业环境方向研究，国家杰出青年基金获得者、国家“百千万人才工程”第一、二层次人才人选。发表期刊论文500余 篇，主著出版专著3 部，论著目前总引用2.2 万余次。获湖南省自然科学一等奖 1 项、科技进步一等奖2 项。

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期刊简介

Soil Ecology Letters(SEL) 由高等教育出版社与中国科学院城市环境研究所共同主办，SpringerNature海外发行。报道领域包括：土壤生物多样性、土壤互营和食物网、土壤微生物组、土壤—植物相互作用、土壤生物地球化学循环、土壤生物修复和恢复、土壤多功能性、土壤生物对环境变化的响应和适应、土壤生态过程的突破性技术、新理论和模型。栏目包括但不限于：letter to editor, perspective, review, rapid report, research article, commentary, SEL digest。

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