土壤微生物碳利用效率对农田管理措施响应的机制

作     者：张晨阳 孙力扬 徐明岗 李建华 蔡岸冬 ZHANG Chenyang;SUN Liyang;XU Minggang;LI Jianhua;CAI Andong

作者机构：山西农业大学资源环境学院山西太谷030800 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部耕地质量监测与评价重点实验室北京100081 山西农业大学生态环境产业技术研究院/土壤环境与养分资源山西省重点实验室太原030031 

出 版 物：《土壤学报》 (Acta Pedologica Sinica)

年 卷 期：2025年第62卷第1期

页      面：177-188页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFD2300500) 山西省重大科技项目(202201140601028)共同资助 

主　　题：微生物碳利用效率 农田管理 ^(13)C标记底物 ^(18)O标记水 化学计量模型 整合分析 

摘      要：为明确农田生态系统中土壤微生物碳利用效率(CUE)对不同管理措施的响应及驱动因素,深刻理解土壤有机碳周转、快速提升土壤肥力和有效减缓气候变化。收集全球已公开发表的198组文献数据,通过整合分析(Meta-analysis)和皮尔森(Pearson)分析方法探究不同农田管理措施对土壤微生物CUE的影响和主控因素。结果表明:添加生物质炭能够增加^(13)C标记底物(CUE_(13C))和^(18)O标记水(CUE_(18O))方法测量(计算)的土壤微生物CUE,而降低化学计量模型(CUE_(ST))方法计算的土壤微生物CUE。施用化肥降低土壤微生物CUE_(18O)(–4.71%),但提高土壤微生物CUE_(ST)(28.20%)。秸秆还田导致土壤微生物CUE_(18O)和CUE_(ST)分别降低14.08%和28.64%。免耕/少耕使通过三种方法评估的土壤微生物CUE均得到显著增加。特定气候、土壤属性和试验年限显著影响了土壤微生物CUE的变化趋势。干旱指数和土壤pH是影响土壤微生物CUE_(13C)效应值的关键因素。土壤微生物CUE_(18O)效应值随着土壤微生物生长速率和微生物生物量碳的增加而增加。土壤微生物CUEST效应值与土壤有机碳和微生物细胞外酶活性呈显著正相关关系(P0.05),与土壤黏粒含量呈显著负相关关系(P0.01)。因此,充分考虑特定地点的气候、土壤化学性质以及微生物活性和功能对农田管理措施的响应有利于调节作用于微生物群落或者细胞层面的土壤微生物CUE,从而更有效地促进农田生态系统中土壤有机碳的形成和积累。