颗粒化秸秆还田通过植物残体积累高效提升亚热带贫瘠农田土壤有机碳库

针对贫瘠农田土壤有机碳(SOC)库提升难题，中国科学院亚热带农业生态研究所团队创新性采用颗粒化秸秆还田技术，通过双田试验揭示：旱地SOC积累效率稳定在30.8–37.5%，而水田随施用量增加从60.0%降至38.3%，木质素酚类对SOC贡献显著增加，为快速改良低产田提供了微生物限制型转化新策略。

　　

在亚热带地区，贫瘠农田的土壤有机碳(SOC)库持续衰减已成为制约农业可持续发展的关键瓶颈。传统秸秆还田方式存在分布不均、转化效率低等问题，而大规模有机物料投入又面临微生物过度分解导致碳损失的技术困境。如何突破这一"碳循环悖论"，实现贫瘠土壤的快速改良，成为当前农业生态领域亟待解决的难题。

中国科学院亚热带农业生态研究所(Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences)的Jun Wang团队在《Journal of Integrative Agriculture》发表创新研究，首次系统评估了颗粒化秸秆还田技术对SOC库的构建机制。研究人员选择典型亚热带旱地和水田设置0-90 Mg ha^?1梯度试验，通过稳定碳同位素示踪和生物标志物分析技术，解析不同处理下SOC的积累效率与组分特征。

关键技术包括：(1)秸秆颗粒化加工处理；(2)田间控制试验设计；(3)木质素酚类与氨基糖生物标志物检测；(4)SOC积累效率数学模型计算。

SOC积累效率的农艺差异
旱地系统表现出惊人的稳定性，30-90 Mg ha^?1处理组的SOC积累效率维持在30.8–37.5%区间；而水田环境则呈现显著剂量效应，60 Mg ha^?1时效率达峰值60.0%，但在90 Mg ha^?1时骤降至38.3%。这种分化暗示水分条件通过调控微生物活性影响碳固定路径。

碳组分的转化规律
随着秸秆输入量增加，木质素酚类对SOC的贡献率持续上升，而氨基糖(微生物残体标志物)的贡献在高剂量组趋于稳定。这导致木质素酚类/氨基糖比值显著提高，证实颗粒化处理通过物理屏障作用限制了微生物对秸秆的接触分解，使碳固定更依赖植物残体的直接积累。

微生物限制型转化机制
研究首次阐明颗粒化技术创造的特殊微环境：秸秆颗粒形成的物理屏障延缓了微生物定殖，使得碳转化从传统的微生物主导型转变为植物残体主导型。该机制在旱地表现更为突出，解释了其稳定的碳积累效率特征。

这项研究为贫瘠农田快速改良提供了突破性解决方案。颗粒化秸秆还田通过"限微生物-促物理积累"的双重作用，实现SOC库的高效提升，尤其适用于有机质匮乏的亚热带农田系统。该技术单次施用即可产生持续效果，操作简便且环境友好，对实现"碳达峰"背景下的农田固碳具有重要实践价值。研究揭示的碳组分转化规律也为土壤碳循环模型提供了新的理论参数。