東北地理所在秸稈還田調(diào)控黑土有機碳組分及其穩(wěn)定性方面取得進展
秸稈還田作為提升農(nóng)田有機碳固持、緩解氣候變化的重要措施，其效果主要由微生物活動調(diào)控。盡管近年來不同秸稈還田方式對有機碳組分、碳源及微生物群落特征的影響已備受關(guān)注，但微生物功能性狀與有機碳各組分之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)機制尚不明確。針對上述問題，黑土有機碳與保護性耕作學(xué)科組依托田間定位試驗，系統(tǒng)測定了不同秸稈還田方式非根際土與根際土中有機碳組分、碳源來源及分子結(jié)構(gòu)的變化特征，并分析了有機碳穩(wěn)定性指標(biāo)、微生物群落結(jié)構(gòu)與碳循環(huán)功能基因間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，旨在探究秸稈還田下微生物如何調(diào)控黑土有機碳組分及其穩(wěn)定性。
研究發(fā)現(xiàn)，非根際土與根際土壤對秸稈還田方式表現(xiàn)出相似的響應(yīng)模式。秸稈覆蓋還田淺旋條耕處理顯著促進了非根際土及根際土中顆粒態(tài)有機碳（POC）的積累。隨著秸稈還田深度的增加與耕作強度的加大，半纖維素和纖維素降解相關(guān)基因的豐度及其相關(guān)酶活性均呈下降趨勢。
通過構(gòu)建偏最小二乘路徑模型（PLS-PM）進一步分析發(fā)現(xiàn)：微生物生活史策略正向調(diào)控碳水化合物降解功能基因（CAZyme）的豐度，進而影響胞外酶活性，最終促進POC的積累；與此同時，微生物生活史策略還通過影響可溶性有機碳（DOC）的化學(xué)穩(wěn)定性，間接調(diào)控礦物結(jié)合態(tài)有機碳（MAOC）的形成。
該研究將DOC的熱力學(xué)穩(wěn)定性引入秸稈還田研究領(lǐng)域，系統(tǒng)比較了非根際土與根際土在不同秸稈還田深度及耕作強度梯度下的響應(yīng)差異。研究整合了有機碳組分、分子特征、微生物群落性狀以及宏基因組功能譜等多維度數(shù)據(jù)，多角度探究秸稈還田下黑土有機碳組分及其穩(wěn)定性的微生物調(diào)控機制，不僅揭示了微生物功能潛力與有機碳周轉(zhuǎn)過程之間的內(nèi)在聯(lián)系，也為黑土區(qū)合理選擇秸稈還田方式以提升土壤碳封存效率提供了科學(xué)依據(jù)。
相關(guān)成果以“Straw return depth and tillage intensity shape organic carbon fractions and their stability in black soil”為題發(fā)表于土壤學(xué)領(lǐng)域國際旗艦期刊《Agriculture, Ecosystems & Environment》（IF = 6.4）。論文第一作者為黑土有機碳與保護性耕作學(xué)科組碩士研究生張蕾，通訊作者為陳學(xué)文副研究員。梁愛珍研究員、黃丹丹工程師、碩士研究生黃文智（已畢業(yè)）、柳亞彤、焦松巖、葉雯昕、王藝潼及中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所博士研究生魏步青等參與了該研究。研究得到國家重點研發(fā)計劃項目（2022YFD1500103）、國家自然科學(xué)基金項目（41977070，42401337）、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDA28080201）、中國科學(xué)院國際合作局國際伙伴計劃項目（131323KYSB20210004）、吉林省重大科技項目（20230302005NC）以及“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)專項人才基金（HTRC202213）等項目資助。
論文鏈接如下：https://doi.org/10.1016/j.agee.2026.110478
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