陕西
秸秆还田作为一种有效提升土壤碳汇的农业措施，在全球范围内被广泛推广与应用。通过将作物秸秆归还至农田，不仅能够改善土壤结构、提升肥力，还具有促进土壤有机碳积累、减缓气候变化的潜力。然而，秸秆还田如何通过微生物酶活性影响土壤有机碳动态，其内在机制尚不明确。理解秸秆还田对土壤碳循环的酶驱动机制，对于优化农田管理、实现农业可持续发展具有重要意义。
基于此，本研究通过整合全球43项田间研究中的127组观测数据，系统分析了秸秆还田对土壤纤维素酶活性及其与土壤有机碳和微生物生物量碳之间关系的影响。结果显示，秸秆还田使土壤纤维素酶活性平均提升22.5%，土壤有机碳增加18.9%，土壤微生物生物量碳提高27.1%（图1）。秸秆管理方式是影响酶活性的关键因素，其中秸秆覆盖对纤维素酶活性的促进作用显著强于秸秆翻压。气候与土壤条件也显著调控秸秆还田效应：当年均降水量约900毫米、土壤pH约6.5时，土壤有机碳响应最低，这与纤维素酶活性受抑制密切相关。此外，秸秆中易降解组分（如水溶性碳、中性洗涤可溶物）含量越高，越能促进纤维素酶活性，从而间接提升土壤碳积累。
本研究进一步揭示，纤维素酶活性与土壤微生物生物量碳、土壤有机碳呈显著正相关，说明秸秆还田通过激发土壤酶活性，促进秸秆碳向土壤稳定碳库的转化。尤其是β–1,4-葡萄糖苷酶在秸秆纤维素降解中发挥关键作用，推动碳从植物残体向微生物生物量和持久性有机碳的转移。
综上，该研究明确了秸秆还田影响土壤有机碳积累的酶学途径，回答了秸秆应该如何还田、在何种环境条件下效果更佳等关键问题，为通过农业管理措施提升土壤碳汇提供了科学依据。研究结果强调，优化秸秆还田方式（如采用覆盖而非翻压）可显著增强土壤酶活性，进而提升土壤固碳潜力，对实现农业绿色低碳发展具有指导意义。
该研究成果于2025年12月27日以“Soil cellulase activity responds to straw return and correlates with soil organic carbon dynamics: A global meta-analysis”为题，在线发表于土壤学知名期刊Plant Soil。中国科学院地球环境研究所陈骥研究员与昆明理工大学杨启亮教授为共同通讯作者，李悦教授为第一作者。研究得到了国家自然科学基金、云南省基础研究项目、陕西省杰出青年科学基金等多个项目的资助。
https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-025-08223-7
图1 土壤纤维素酶活性与土壤有机碳和微生物生物量碳之间的关系
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