连续施用花生壳及其生物炭对甘薯种植系统土壤有机碳矿化的影响：微生物机制与农业管理优化新视角

《Plant and Soil》：Consecutive application of peanut shell and its biochar triggered different soil organic carbon mineralization by altering microbial resource availability and composition in sweet potato cropping systems

为探究土壤有机碳（SOC）矿化对连续还田作物残体的响应及潜在微生物机制，研究人员开展了为期两年的实验，在甘薯种植系统的退化旱地红壤中施用花生壳及其生物炭。结果表明，高量生物炭连续施用比花生壳更能促进 SOC 矿化，为优化农业管理提供新依据。

　　在农业生产中，为了改善退化土地的土壤质量，常常会把作物残体施用到耕地土壤中。然而，土壤有机碳（SOC_{mineralization}）矿化对连续还田作物残体的响应情况，以及背后的微生物机制，目前人们了解得还比较有限。研究人员在甘薯种植系统下的退化旱地红壤中，连续两年每年分别以低、高两种用量施用花生壳（peanut shell）或其衍生的生物炭（biochar），以此来评估土壤有机碳矿化、土壤生化特性、微生物活动以及作物产量的变化情况。研究发现，第二年施用高量生物炭对土壤有机碳矿化的促进作用比施用花生壳更为显著。这是因为施用生物炭的土壤中氮（N）有效性较低，使得微生物对土壤中氮的需求增加。此外，第一年施用生物炭提高了土壤中稳定的微生物生物量碳，导致微生物生活在资源有限的环境中，而第二年施用生物炭则为这些处于 “饥饿” 状态的微生物群落提供了充足资源，从而激活它们去分解土壤有机碳。相反，第一年施用花生壳增加了土壤中易分解的溶解性有机碳，缓解了资源限制，所以第二年施用花生壳对不稳定土壤有机碳矿化的刺激作用较小。而且，施用生物炭增加了细菌数量，推动了强烈的土壤有机碳矿化；施用花生壳则增加了真菌数量，主导了土壤有机碳矿化。研究还发现，在两年内，每年大量施用生物炭可能比施用原始作物残体导致更多的土壤碳释放。这一研究结果为优化农业管理提供了新的思路。