广东
近日，广东省农科院资环所等单位联合在环境领域顶级期刊Environmental Science & Technology（中科院环境科学与生态学TOP，IF=12.2）上发表题为“Biochar−Straw Interaction Drives Soil Carbon Accrual by Modulating Microbial Metabolic Pathways”的研究论文。资环所博士后马睿为论文第一作者，资环所刘忠珍研究员和浙江大学罗煜教授为论文共同通讯作者。
针对秸秆与生物炭共同施用时如何相互作用、协同固碳机制等问题，团队采用镜像13C同位素标记技术，结合单细胞拉曼光谱分选与13C标记细胞宏基因组学技术，实现了对两种碳源去向的精准追踪，并在单细胞水平上为秸秆与生物炭之间的双向互作机制提供了直接证据。研究发现，二者协同呈现鲜明的“互补效应”：生物炭为秸秆“减损保蓄”——配施生物炭后，秸秆碳矿化损失显著降低，更多碳流向富里酸（FA）、胡敏酸（HA）等稳定有机组分。微生物群落结构从“快速消耗、以呼吸为主”转向“合成代谢、构建有机质”，几丁质杆菌等菌群富集，并伴随磷脂合成、苯乙酰辅酶A等固碳相关通路增强。秸秆为生物炭“激活赋能”——配施秸秆后，生物炭中部分碳被适度活化，溶解态碳增加，同时更多向活性有机质组分（FA和HA）转化。利用生物炭的群落功能从“只维持基础呼吸”的极简模式到芳香环分解、醌介导电子传递、胞外多糖合成等更全面的功能通路被激活，把原本“锁死”的碳接入转化通道，使原本“沉默”的生物炭碳逐步融入土壤物质循环。
研究进一步指出，生物炭和秸秆配施是双向配合，即生物炭“稳”秸秆、秸秆“活”生物炭，揭示了“选择性代谢分流—氧化还原活化—界面介导保留”三个过程相互耦合的潜在机制，实现土壤碳库 “质” 与 “量” 同步提升。这一发现突破了将秸秆与生物炭视为独立碳源的传统认知，证明二者通过调控微生物群落结构与代谢功能，实现“1+1>2”的固碳效果，为解释两者配施促进土壤有机碳积累提供了更为完整的微生物学认识，为农田有机物料管理提供了理论依据。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.est.6c03354
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