碳氮比调控的微生物氮磷失衡机制及其对土壤CO2排放的驱动作用

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Microbial nitrogen-phosphorus imbalance induced by low- and high carbon-nitrogen ratio straw addition promotes soil CO 2 emissions

　　本研究通过不同碳氮比（C/N）秸秆还田实验，揭示低C/N花生秸秆加剧微生物碳磷限制、高C/N玉米秸秆缓解磷限制的机制，阐明微生物养分失衡通过改变胞外酶活性和代谢途径驱动土壤呼吸（Rs）响应的生态化学计量学机理，为农业碳中和策略提供理论依据。

　　

Highlight

秸秆还田后土壤理化性质变化

经过四年的秸秆还田处理，土壤有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）、可溶性有机氮（DON）和有效磷（AP）均显著提升（p?

不同秸秆添加对土壤有机碳积累和养分的影响

秸秆富含碳和营养元素，适量还田可补偿土壤有机碳损失（Ji et al., 2024），但固碳效果与秸秆质量和数量密切相关（Kirkby et al., 2014）。本研究表明秸秆添加提升SOC含量，但受秸秆品质调控（Wang et al., 2024b）：低C/N比秸秆（花生秸）通过提升微生物碳利用效率促进碳固定，而高C/N比秸秆（玉米秸）因引发微生物氮挖掘效应导致碳释放增加。秸秆添加显著改变土壤C:N:P化学计量比，低C/N秸秆提高土壤C/N和C/P比，高C/N秸秆则降低微生物N/P比。这些变化直接关联微生物养分限制模式——低C/N秸秆加剧微生物碳和磷限制，高C/N秸秆缓解磷限制。

结论

高C/N比秸秆通过提升土壤N/P比缓解微生物相对磷限制，从而刺激土壤呼吸；低C/N比秸秆则通过提高C/N和C/P比加剧微生物碳磷限制，进一步促进呼吸作用。本研究从土壤化学计量学与微生物代谢限制的交互作用角度，为不同C/N比和数量的秸秆还田措施提供了关键机制解释。