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Nature Communications丨土壤微生物氮磷利用效率的全球格局与驱动因子

文献信息原名：Global patterns and drivers of soil microbial nitrogen and phosphorus use efficiency译名：土壤微生物氮磷利用效率的全球格局与驱动因子期刊：Nature CommunicationsIF：18.1发表日期：2026年3月17日（在线发表）第一作者：高德才（中国科学院地理科学与资源研究所）背景氮（N）和磷（P）是限制陆地生态系统生产力的两大营养元素。为了应对养分限制，植物和土壤微生物进化出了多种策略来提高N和P的利用效率（NUE, nitrogen use efficiency; PUE, phosphorus use efficiency）。微生物NUE和PUE代表了微生物将同化的N和P分配给生物合成（主要是生长）与矿化途径的比例，反映了养分同化与潜在矿化之间的代谢投资策略。尽管NUE和PUE是关键的微生物功能性状，但其全球格局此前缺乏系统的量化评估。这限制了将微生物性状整合到基于微生物过程的土壤碳和养分循环模型中。鉴于气候变化和土地利用变化等人为活动对全球养分循环的干扰日益加剧，这一知识空白显得尤为紧迫。科学问题（1）评估全球尺度上土壤微生物氮利用效率（NUE）和磷利用效率（PUE）的分布格局，以及不同生物群系之间的差异；（2）量化气候、植被和土壤因子对微生物NUE和PUE的相对重要性...

发布时间: 2026 - 09 - 28

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秸秆改良盐碱土和钠盐土中的有机与无机碳损失

作者：

发布时间： 2026 - 07 - 21

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文献信息原名：Organic and inorganic carbon losses in straw amended saline and sodic soils.译名：秸秆改良盐碱土和钠盐土中的有机与无机碳损失。期刊：Soil Biology and BiochemistryIF：12.2发表日期：2026年5月16日第一作者：陈猛猛中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室。背景土壤是陆地生态系统最大的碳库，其碳储量是大气和植被的2-3倍，但现有研究长期聚焦土壤有机碳（SOC）动态，严重忽视了土壤无机碳（SIC）的关键作用——全球表层2米土壤中SIC储量达230.5Pg C，主要分布在干旱、半干旱及滨海地区的盐碱土中。全球盐碱土面积约13.8亿公顷，占陆地总面积的10.7%，土壤盐渍化不仅通过抑制微生物活性和破坏团聚体结构威胁SOC库稳定性（预计到2100年可能导致6.8Pg SOC损失），还通过碳酸盐沉淀过程影响SIC积累，然而盐胁迫与碱胁迫下SOC与SIC动态的耦合机制仍不明确，限制了对土壤净碳平衡的准确预测。秸秆还田已被证实能使华北盐碱土SOC库增加19%，但秸秆添加会同时产生双重效应：既通过微生物分解释放秸秆源CO₂并激发原生SOC矿化，又通过产生的CO₂和有机酸加速碳酸盐溶解，有研究表明中国农田每年约有150Tg SIC以CO₂形式流失，且约27%的土壤CO₂排放源自SIC，但微生物如何介导秸秆诱导的SOC矿化与SIC溶解之间的权衡关系仍不清楚。此外，盐渍土与碱化土存在截然不同的团聚体稳定性特征（盐渍土胶体絮凝、碱化土胶体分散），土壤团聚体通过物理保护碳和调控微生物生境影响碳循环，但碱化胁迫导致的结构破坏如何改变碳加工“热点”的空间分布，进而在团聚体尺度上加速SIC溶解的机制尚未被量化，这成为准确评估盐碱土秸秆还田固碳潜力的关键瓶颈。图1:摘要图科学问题(1) 高在盐渍化土壤中，秸秆还田如何同时影响土壤有机碳（SOC）和无机碳（SIC）的动态，目前尚不清楚，尤其缺乏对盐化土与苏打土两种胁迫类型下碳源区分和团聚体尺度效应的认识。本研究旨在回答：秸秆添加后，来自秸秆、SOC和SIC的CO₂排放分别如何变化？微生物激发效应在两种土壤中为何方向相反——盐化土促进秸秆分解但抑制SOC矿化，而苏打土则强烈激发原生SOC损失。同时，团聚体结构如何通过物理保护和微生物可及性调控这一过程。(2) 尽管存在碳损失，秸秆碳是否仍能通过微生物同化和碳酸盐沉淀实现净固存。结果表明，盐化土依赖较高的微生物活性将秸秆碳优先转化为微生物生...

根际-凋落物际的相互作用稳定土壤碳取决于植物凋落物的特性

作者：

发布时间： 2026 - 07 - 21

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文献信息原名：Rhizosphere – detritusphere interactions stabilize soil carbon depending on plant litter traits.译名：根际-凋落物际的相互作用稳定土壤碳取决于植物凋落物的特性。期刊：Soil Biology and BiochemistryIF：10.3发表日期：2025年7月第一作者：万兵兵南京农业大学土壤生态实验室（胡锋课题组）背景传统观点认为植物凋落物是土壤有机碳（SOC）的主要来源，但其对碳稳定性的影响存在矛盾：低质凋落物（高C:N）通常形成更多颗粒有机碳（POC），而高质凋落物（低C:N）促进矿物结合态有机碳（MAOC）。同时根际作为微生物活动热点，可能通过微生物代谢来进行调控碳分配。然而根际与碎屑圈（凋落物分解区）的交互作用对SOC稳定性的影响机制尚不明确。图1:植物凋落物质量对根际土壤有机碳稳定性的影响机制。科学问题(1) 高质量的凋落物输入会通过增加根部可用养分，从而降低根际微生物的生物量和活性，进而产生弱根际效应。反之，低质量的凋落物输入会增加根际微生物活动，从而增加根部可用养分的供应，进而增强根际效应。(2) 相较于高质量凋落物，低质量凋落物诱导的根际微生物高代谢率会增加根际层的MAOC的形成。材料与方法(1) 田间试验设计：添加6种不同质量凋落物（紫花苜蓿、麦草、玉米秸秆、小麦秸秆、油菜秸秆、甘蔗渣），覆盖C:N比梯度（18-152）。设置根际（紧贴根系土壤）与碎屑圈（无根土壤）对比组。(2) 指标测定：碳组分：POC（>53μm）与MAOC（<53μm）物理分组。微生物特性：PLFA分析生物量、酶活性（β-葡萄糖苷酶BG、N-乙酰葡糖胺酶NAG）。根系性状：比根长（SRL）、根组织密度（RTD）。结果分析结果一：与无凋落物添加的对照处理相比，凋落物输入使凋落物际的SOC含量平均增加9.5%，根际土壤增加15.4%。这种增加在凋落物层中主要由POC积累驱动，而在根际土壤中，MAOC和POC共同促进SOC积累（图2a）。在凋落物层中，SOC和POC含量随凋落物C:N比增加（低质量）而增加，但MAOC含量无显著变化，导致MAOC/SOC比值升高（图2a）。在根际土壤中，MAOC含量随凋落物C:N比增加而增加，但SOC和POC含量以及MAOC与SOC比值均未发生显著变化（图2a）。与对应的凋落物际土壤相比，在低质量凋落物（C:N比 152）添加下，根际土壤的MAOC增加了19%，而POC含量则降低了25%（图2a）。根际对POC效应随凋落物...

十年极端干旱降低高寒草地亚表层土壤碳储量

作者：周荣磊

发布时间： 2026 - 07 - 14

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文献信息：原名：Decadal extreme drought reduces alpine subsoil carbon stocks.译名：十年极端干旱降低高寒草地亚表层土壤碳储量期刊：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）IF：9.5发表日期：2026年2月20日第一作者：周荣磊中国科学院地理科学与资源研究所（汪金松、牛书丽研究团队）。背景:土壤有机碳 (SOC) 是陆地生态系统最大的活跃碳库，在调节全球碳循环、缓解气候变化方面发挥着重要作用。全球草地覆盖约40%的陆地面积，储存了超过30%的陆地碳，其中相当大比例以土壤有机碳的形式存在。在全球变化背景下，极端干旱事件的频率和强度显著增加，对土壤碳库产生重要影响。然而，以往研究主要关注干旱对表层土壤有机碳的短期影响，学术界尚不清楚长期极端干旱对土壤剖面有机碳库的整体影响及其驱动机制。该研究基于SOC粒径分组、微生物18O同位素标记 (H218O)、矿物分析等方法，系统评估了轻度、中度和极端干旱对土壤剖面 (0-60cm) 有机碳库的影响及其机制。因此，本研究通过长期降水控制实验，分析不同强度干旱对高寒草地不同土层土壤有机碳及其组分的影响，并探讨植物碳输入、微生物过程和矿物保护机制在土壤碳变化中的作用。科学问题：1、长期极端干旱是否会导致深层土壤有机碳（SOC）的流失？2、不同土壤有机碳组分（POC 与 MAOC）对干旱的响应是否存在差异？3、深层土壤碳损失背后的驱动机制是什么？材料与方法：(1) 研究地点位于中国四川省红原县青藏高原东部高寒草地；自2014年起开展，持续观测10年。（东经101°51′–103°23′ E，北纬 31°50′–33°22′ N），海拔约3500米。(2) 实验设置：设置2 m× 3 m的样方，将土壤0–60 cm 垂直剖面，细分为 6 个土层。涵盖 5/4P（增水处理）、P（对照）、3/4P（轻度干旱）、1/2P（中度干旱）、1/4P （重度干旱）及1/12P（极端干旱）。本研究聚焦于对比 P、1/2P、1/4P 和 1/12P（图1）。(3) 关键指标测定：SOC 储量、POC（颗粒有机碳）与MAOC（矿物结合有机碳）；生物量（MBC/MBN）、残体碳、碳利用效率（CUE）及群落结构；铁结合有机碳（OC-Fe）、可提取铁铝氧化物、pH；地上/地下净初级生产力（ANPP/BNPP）、根系分布及木质...

降水改变了荒漠灌丛生态系统微生物残体碳对土壤有机碳的贡献

作者：

发布时间： 2026 - 06 - 26

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原名：Precipitation alters the microbial necromass carbon contribution to soil organic carbon in a desert shrub ecosystem译名：降水改变了荒漠灌丛生态系统微生物残体碳对土壤有机碳的贡献期刊：Applied Soil EcologyIF：5.4发表日期：2026.1.22（网络首发2025年）第一作者：徐红伟四川农业大学林业学院，长江上游森林与生态恢复四川省重点实验室，四川峨眉山森林生态系统国家野外科学观测研究站背景：在干旱和半干旱生态系统中，植被和土壤对降水变化高度敏感。降水变化通过改变土壤含水量，进而影响植物生长和土壤功能。增加降水（PP+）可提高土壤含水量，促进植物生物量增加、土壤酶活性提高、微生物多样性增加和碳固存增强；而减少降水（PP−）则导致土壤干旱，限制植物生长，降低生态系统生产力和微生物活性，从而导致土壤退化。土壤微生物残体碳是土壤有机碳（SOC）的关键来源，其对SOC的贡献在陆地生态系统中超过60%。微生物残体碳的积累主要受植物碳输入和微生物代谢活动的影响。降水变化通过影响植物生长、凋落物输入、土壤水分和养分有效性，进而调控微生物残体碳的积累过程。然而，在干旱和半干旱地区，降水变化如何影响微生物残体碳和SOC积累，以及微生物残体碳对SOC的贡献机制尚不清楚。此外，降水变化的幅度也是影响微生物残体碳和SOC积累的重要因素。过低的降水减少会限制植物和微生物生长，而过高的降水增加可能降低土壤孔隙度，抑制微生物活性和凋落物分解。因此，识别降水变化的强度阈值对于理解脆弱生态系统碳循环对全球降水变化的响应及实施生态恢复干预具有重要意义。图1：降水变化对土壤微生物残体碳和土壤有机碳影响的概念框架科学问题：（1）降水减少和降水增加如何影响荒漠灌丛生态系统的土壤有机碳和微生物残体碳积累？（2）微生物残体碳对SOC的贡献在降水变化条件下如何变化？（3）降水变化驱动微生物残体碳积累的关键因子是什么？是否存在降水强度阈值？材料与方法：1. 研究地点：位于中国宁夏回族自治区盐池县（37°49′N，107°30′E，海拔1348 m），属荒漠气候，年均温9.5℃，年均降水量280 mm。研究区为1973年种植的柠条（Caragana korshinskii）灌丛地，2021年起实施封育恢复。2. 实验设计：设置7个处理：降水增加20%、40%、60%（PP+20、PP+40、PP+60）；降水减少20%、40%、60%（PP−20、PP−...

侵蚀造成的土壤异质性通过分异的微生物途径决定植物凋落物碳的去向

作者：

发布时间： 2026 - 06 - 22

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在小说阅读器读本章去阅读在小说阅读器中沉浸阅读文献信息原名：Erosion-induced soil heterogeneity determines the fate of plant litter carbon via divergent microbial pathways译名：侵蚀造成的土壤异质性通过分异的微生物途径决定植物凋落物碳的去向期刊：Soil Biology and BiochemistryIF：10.3发表日期：2026年5月通讯作者：王祥第一作者：石佳第一单位：中国农业大学土地科学与技术学院背景土壤有机质是全球碳循环与农业可持续性的核心，其中矿物结合态有机质（MAOM）是土壤中最持久、储量最大的碳组分，主要源于微生物对植物凋落物的分解与转化。土壤侵蚀在景观尺度上形成非侵蚀、侵蚀和沉积等生物地球化学环境迥异的区域，改变了微生物群落与底物有效性，进而影响新鲜碳输入的土壤去向。在中国东北黑土区，长期侵蚀导致表土流失，免耕结合根茬覆盖被广泛采用。然而，新鲜凋落物添加可能引发正激发效应（加速原生SOM分解），抵消碳固持；反之，“续埋效应”可能促进固碳。激发效应的方向与强度取决于凋落物类型与土壤固有条件的相互作用，但目前沿侵蚀梯度这一作用如何调控凋落物碳的归宿尚不明确。因此，亟需明确不同侵蚀位置下凋落物类型对激发效应及MAOM形成效率的影响，为因地制宜的碳管理提供依据。科学问题（1）在不同侵蚀位置（未侵蚀的坡上、侵蚀的坡中和沉积区），秸秆与根茬输入如何通过不同的微生物机制调控激发效应的方向与强度？（2）在不同侵蚀位置（未侵蚀的坡上、侵蚀的坡中和沉积区），凋落物源碳向 MAOM 的稳定效率是否存在显著差异？材料与方法（1）试验地概况：试验地位于黑土区（吉林省伊通县），属暖温带半湿润大陆性季风气候，年均温5.5 °C、年均降水651.7 mm。（2）试验设计：沿侵蚀坡地采集非侵蚀、侵蚀、沉积三种黑土，将¹³C标记的玉米秸秆与根茬分别添加至3种土壤中，25°C培养60天，定期测定CO₂排放量及其δ¹³C。结合碳组分分级与微生物群落分析（PLFA和宏基因组测序），追踪凋落物源碳去向，量化激发效应与MAOM形成效率。（3）测定指标：CO₂排放量及其δ¹³C；碳组分（POM/MAOM、DOC、MBC）及其δ¹³C；微生物群落结构（PLFA总丰度、细菌G+/G-、真菌、F:B比）；微生物功能基因（KEGG及CAZymes）；氮组分（矿质氮、净氮矿化速率、总溶...

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