東北地理所在秸稈還田下團(tuán)聚體微生物資源限制調(diào)控土壤有機(jī)碳儲存方面取得研究進(jìn)展
土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，其不僅能通過物理保護(hù)作用固存有機(jī)碳、形成穩(wěn)定碳庫，還能為微生物提供多樣化的微生態(tài)環(huán)境。農(nóng)業(yè)管理方式能夠通過影響團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)形成與穩(wěn)定，進(jìn)而影響微生物群落結(jié)構(gòu)。因此，明確農(nóng)業(yè)管理對團(tuán)聚體內(nèi)微生物資源可利用性、群落功能及有機(jī)碳儲量的影響，對提升土壤質(zhì)量具有重要意義。
近期，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土保護(hù)與利用學(xué)科組，依托秸稈還田定位試驗，分析了不同粒徑團(tuán)聚體（>2 mm、2–0.25 mm、<0.25 mm）的有機(jī)碳和養(yǎng)分含量、微生物群落結(jié)構(gòu)及其資源限制特征，揭示了秸稈還田通過團(tuán)聚體中微生物資源限制影響有機(jī)碳儲存的機(jī)制。研究結(jié)果顯示，秸稈深翻還田（SDT）在0-35 cm土層中的土壤有機(jī)碳儲量顯著高于其他處理，較常規(guī)耕作（CT）、秸稈淺翻還田（SCT）和深翻（DT）分別提高了4.45%、1.71%和4.64%（圖1）。秸稈還田（SDT和SCT）顯著增加了>2 mm團(tuán)聚體比例，提高了其養(yǎng)分含量和微生物生物量。酶化學(xué)計量分析進(jìn)一步表明，秸稈還田能有效緩解了微生物的碳和磷限制，該效應(yīng)在深翻條件下尤為顯著（圖2）。
圖1秸稈還田對土壤有機(jī)碳儲量、團(tuán)聚體分布及團(tuán)聚體內(nèi)土壤養(yǎng)分含量的影響
圖2秸稈還田對微生物資源限制的影響
進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，秸稈還田不僅能促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成與穩(wěn)定，還能通過增強(qiáng)2-0.25 mm粒徑團(tuán)聚體中微生物共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性緩解微生物資源限制，從而促進(jìn)了有機(jī)碳積累（圖3）。本研究從團(tuán)聚體尺度上強(qiáng)調(diào)了微生物調(diào)控對有機(jī)碳積累的重要作用，為東北黑土區(qū)制定合理的秸稈還田措施、提高土壤有機(jī)碳儲量提供了重要科學(xué)依據(jù)。
圖3團(tuán)聚體尺度上秸稈還田對土壤有機(jī)碳儲量的影響
該研究成果近期發(fā)表于國際土壤學(xué)一區(qū)期刊《Soil & Tillage Research》上。東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土保護(hù)與利用學(xué)科組博士研究生張乃文為第一作者，鄒文秀研究員為通訊作者。研究得到國家自然科學(xué)基金（U24A20632）、黑龍江省杰出青年基金（JQ2024D002）等項目的聯(lián)合支持。
論文信息：
Zhang,N.,Zheng,G.,Han,X.,Chen,X.,Lu,X.,Yan,J.,& Zou,W*,2026. Microbial resource limitation in soil aggregates effects soil organic carbon storage under straw incorporation. Soil and Tillage Research,256,106874.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.still.2025.106874
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