文章信息

原名：Nitrogen fertilizer builds soil organic carbon under straw return mainly via microbial necromass formation

译名：秸秆还田下氮肥增加土壤有机碳含量：通过微生物残体的形成

期刊名称：Soil Biology and Biochemistry  

影响因子：9.7

发表年份：2023

通讯作者：田霄鸿 师江澜

第一单位：西北农林科技大学资源与环境学院

摘要

增加土壤有机碳（SOC）的固存对于保持和提高土壤肥力以及减少二氧化碳的排放至关重要。植物和微生物源碳对农田有机碳（SOC）的贡献可能受到人类活动的影响，例如秸秆还田和施加氮肥影响农业生态系统中土壤有机碳（SOC）的形成、周转和固存。目前在秸秆还田条件下，氮肥输入是如何调节植物和微生物源碳对土壤有机碳（SOC）的贡献。因此，作者在黄土高原旱地进行了18年的田间试验，量化了秸秆还田和氮肥施加下植物和微生物源碳对有机碳（SOC）的贡献，进一步明确了土壤中植物残体转化为微生物残体的微生物机制。

研究方法

研究区位于陕西省杨凌黄土高原南部，田间试验采用双因素随机分组设计，2个因子为秸秆还田（Str，0 Kg ha-1 、7500 Kg ha-1、15000 Kg ha-1）和施氮（N，0 Kg ha-1、120 Kg ha-1、240 Kg ha-1），均为3个水平，共有36个地块（9个处理×4个重复），地块面积为9.9 m×6 m。在小麦收获期（2020年6月中旬）使用直径3 cm的土钻，采集0 ~ 20cm土层复合样品（5个土芯混合而成）。

研究结果

秸秆还田和施氮都提高了土壤有机碳含量，秸秆还田土壤的碳氮比高于不还田土壤，但施氮对碳氮比没有影响（图1）。秸秆还田使总木质素酚（香草基和丁香基）在有机碳中提高了16%，而肉桂基在有机碳中降低了7.5%（图2），表明一些植物残留物被选择性保存，而稳定性不如肉桂基的化合物容易分解。从氨基糖含量来看，秸秆还田没有改变微生物残体碳占土壤有机碳的比例；施氮使土壤有机碳中微生物残体碳（尤其是细菌残体）的比例增加了6%，从而降低了植物残体碳对土壤有机碳的贡献（图3）。木质素和氨基糖共同决定了秸秆还田条件下植物和微生物源碳对有机碳积累的稳定贡献（图4）。施氮加速了微生物对秸秆的利用，促进了微生物残体碳的形成。就PLFA组成而言，子囊菌门和担子菌门、放线菌门和革兰氏阴性菌是形成微生物残体碳和有机碳（SOC）的关键群体（表1）。土壤酶活性随秸秆还田和施氮而增加（表2），促进土壤微生物残体参与营养循环，刺激植物和微生物的生长。   

研究结论

本研究通过18年的田间试验，证明了秸秆还田和施氮条件下植物和微生物来源的碳在有机碳积累中的作用：秸秆还田增加了植物和微生物来源的碳，而施氮刺激了微生物生物量和酶活性，从而增加了秸秆转化为微生物残体的能力。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109223

文献整理：薛东鹤

审核：靳东升

文章信息

原名：Nitrogen fertilizer builds soil organic carbon under straw return mainly via microbial necromass formation

译名：秸秆还田下氮肥增加土壤有机碳含量：通过微生物残体的形成

期刊名称：Soil Biology and Biochemistry  

影响因子：9.7

发表年份：2023

通讯作者：田霄鸿 师江澜

第一单位：西北农林科技大学资源与环境学院

摘要

增加土壤有机碳（SOC）的固存对于保持和提高土壤肥力以及减少二氧化碳的排放至关重要。植物和微生物源碳对农田有机碳（SOC）的贡献可能受到人类活动的影响，例如秸秆还田和施加氮肥影响农业生态系统中土壤有机碳（SOC）的形成、周转和固存。目前在秸秆还田条件下，氮肥输入是如何调节植物和微生物源碳对土壤有机碳（SOC）的贡献。因此，作者在黄土高原旱地进行了18年的田间试验，量化了秸秆还田和氮肥施加下植物和微生物源碳对有机碳（SOC）的贡献，进一步明确了土壤中植物残体转化为微生物残体的微生物机制。

研究方法

研究区位于陕西省杨凌黄土高原南部，田间试验采用双因素随机分组设计，2个因子为秸秆还田（Str，0 Kg ha-1 、7500 Kg ha-1、15000 Kg ha-1）和施氮（N，0 Kg ha-1、120 Kg ha-1、240 Kg ha-1），均为3个水平，共有36个地块（9个处理×4个重复），地块面积为9.9 m×6 m。在小麦收获期（2020年6月中旬）使用直径3 cm的土钻，采集0 ~ 20cm土层复合样品（5个土芯混合而成）。

研究结果

秸秆还田和施氮都提高了土壤有机碳含量，秸秆还田土壤的碳氮比高于不还田土壤，但施氮对碳氮比没有影响（图1）。秸秆还田使总木质素酚（香草基和丁香基）在有机碳中提高了16%，而肉桂基在有机碳中降低了7.5%（图2），表明一些植物残留物被选择性保存，而稳定性不如肉桂基的化合物容易分解。从氨基糖含量来看，秸秆还田没有改变微生物残体碳占土壤有机碳的比例；施氮使土壤有机碳中微生物残体碳（尤其是细菌残体）的比例增加了6%，从而降低了植物残体碳对土壤有机碳的贡献（图3）。木质素和氨基糖共同决定了秸秆还田条件下植物和微生物源碳对有机碳积累的稳定贡献（图4）。施氮加速了微生物对秸秆的利用，促进了微生物残体碳的形成。就PLFA组成而言，子囊菌门和担子菌门、放线菌门和革兰氏阴性菌是形成微生物残体碳和有机碳（SOC）的关键群体（表1）。土壤酶活性随秸秆还田和施氮而增加（表2），促进土壤微生物残体参与营养循环，刺激植物和微生物的生长。   

研究结论

本研究通过18年的田间试验，证明了秸秆还田和施氮条件下植物和微生物来源的碳在有机碳积累中的作用：秸秆还田增加了植物和微生物来源的碳，而施氮刺激了微生物生物量和酶活性，从而增加了秸秆转化为微生物残体的能力。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109223

文献整理：薛东鹤

审核：靳东升