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西北农林科技大学冯永忠教授团队：长期秸秆覆盖配施化肥对土壤微生物残体碳及有机碳固存的深度依赖性调控

• 土壤有机碳固存对于减缓气候变化、提升生态系统恢复力具有重要意义。秸秆覆盖配施缓释氮肥作为提高养分资源及农业废弃物利用效率的重要措施，已在生产中推广应用。但该模式下土壤有机碳固存的剖面垂直分布规律仍有待进一步系统揭示。因此，厘清秸秆-缓释氮肥组合下的土壤有机碳固存垂直变化特征，已成为精准评估土壤质量演变趋势、保障区域农业可持续发展的核心环节。

  近期，西北农林科技大学冯永忠教授团队完成的题为“Long-term straw-fertilizer interactions drive depth-dependent microbial necromass carbon and soil organic carbon sequestration in a cropland soil”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先上线发表。
  

  该研究在黄土高原开展为期3年的田间试验，采用秸秆管理（覆盖S/移除S0）与氮肥类型（不施肥W、常规氮肥U、缓释氮肥RU）双因素裂区设计。通过测定土壤理化性质、有机碳及组分、微生物残体碳及群落结构，并运用生物标志物与微生物组学等手段，揭示了秸秆覆盖配施化肥下土壤有机碳固存的垂直剖面分布规律与作用机制。

  研究发现，秸秆覆盖配施缓释氮肥（SRU）处理驱动了活性碳组分的表层富集，引发了微生物多样性及群落构建过程的响应。此外，与秸秆移除+不施肥（S0W）相比，SRU处理使表层（0–10 cm）土壤细菌残体碳（BNC）显著增加22.2%，真菌残体碳（FNC）显著增加33.4%及微生物残体碳（MNC）显著增加28.9%。相反，SRU处理显著降低了亚表层（20–30 cm）土壤FNC含量，降幅为9.2%。在0–10 cm土层，与S0W相比，秸秆覆盖配施化肥处理（SU和SRU）均显著降低了BNC/SOC、FNC/SOC及MNC/SOC的比值。对于碳降解酶活性而言，在0–10 cm土层，单施化肥处理（S0U、S0RU）显著提高了过氧化物酶活性，而秸秆覆盖配施化肥处理（SU、SRU）在该土层无显著影响。与此同时，与S0W相比，SU和SRU处理均显著增强了β-葡萄糖苷酶（BG）活性，增幅分别达200.5%和122.2%。此外，相较于S0W，SRU处理在10–20 cm及20–30 cm土层亦显著提升了BG活性，增幅分别为106.4%和110.5%。通过偏最小二乘路径模型及最优多元回归模型分析，本研究发现表土层中FNC与SOC累积呈显著正相关。在亚表层，FNC累积量9.2%的下降可能与氮素有效性降低及由此导致的真菌活性减弱有关。

  
  

  秸秆覆盖配施化肥对土壤有机碳及其稳定性的垂直分层影响

  
  

  秸秆覆盖配施化肥对微生物残体碳及其土壤有机碳贡献的垂直分层影响

  
  

  秸秆覆盖配施化肥对土壤微生物群落组成的垂直分层影响

  
  

  秸秆覆盖配施化肥对微生物群落装配过程的影响

  
  

  秸秆覆盖配施化肥下土壤有机碳的分层驱动机制模式图

  
  

  上述结果表明，秸秆覆盖配施化肥通过驱动土壤生物与非生物因子间的垂直梯度互作，进而调控了有机碳固存的空间异质性。

  西北农林科技大学农学院冯永忠教授为该论文的通讯作者，博士研究生宋佳杰为第一作者。本研究得到国家自然科学基金项目（31971859）、陕西省农业关键核心技术攻关项目（2024NYGG011）、西北农林科技大学博士科研启动基金（Z1090121109）、陕西省科技发展计划项目（2023-JC-QN-0197）和旱区农业新疆研究院农业科技创新专项（XJHQNY-2025-8）资助。

  Cite the article:

  Jiajie Song, Dingding Zhang, Yimeng Luo , Jianheng Song, Jinze Bai, Shahzad Haider, Gaihe Yang, Guangxin Ren, Xing Wang, Yongzhong Feng. 2026. Long-term straw-fertilizer interactions drive depth-dependent microbial necromass carbon and soil organic carbon sequestration in a cropland soil. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.04.034

  https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.04.034

  
  

Pubdate： 2026-05-18    Viewed： 34