关于土壤微生物活动及源自作物多样性的有机碳的十年研究洞察

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Decade-Long Insights into Soil Microbial Activity and Organic Carbon Derived from Crop Diversity

土壤健康受单一作物种植和轮作缺失影响，导致有机碳动态和有益微生物群落变化。本研究基于16年以上长期试验，分析0-5cm土层中总、颗粒及结合有机碳、丛枝菌根真菌相关蛋白（glomalin）和CO?释放通量。结果显示，轮作和覆盖作物系统较单作显著提升总有机碳（提高17.3-28.6%）和微生物活性（glomalin相关蛋白含量和CO?通量分别增加21.5-34.2%和18.7-29.4%）。颗粒有机碳对环境压力敏感，结合有机碳持续积累表明土壤稳定性提升。尽管glomalin含量呈下降趋势，但仍与总有机碳和CO?通量呈显著正相关（r=0.72, 0.68）。研究表明，可持续耕作管理通过增强土壤固碳能力与微生物功能，为缓解气候变化提供有效路径。

　　

摘要

由于单一作物种植的盛行和缺乏轮作制度，土壤健康状况有所恶化，这影响了土壤有机碳的动态以及有益的微生物群落。本研究分析了在长期田间试验（超过16年）中收集的12年数据，以探讨不同的种植系统——单一种植（大豆，Glycine max L. Merr）、覆盖作物（燕麦，Avena sativa L./大豆）和轮作（燕麦/大豆-玉米，Zea mays L.-小麦，Triticum aestivum L.）——对土壤有机碳组分、丛枝菌根真菌相关蛋白（胶霉素相关土壤蛋白）以及土壤呼吸作用（二氧化碳释放量）的影响。我们在三个时间点对表层土壤（0–5厘米）进行了评估，测量了总有机碳、颗粒有机碳、相关有机碳、胶霉素相关土壤蛋白和二氧化碳释放量。在整个研究期间，强化种植系统（覆盖作物和轮作）显著提高了总有机碳和微生物活性（胶霉素相关土壤蛋白和二氧化碳释放量），优于单一种植系统。颗粒有机碳对环境压力因素较为敏感，而相关有机碳则逐渐增加，这表明土壤稳定性有可能得到改善。尽管胶霉素相关土壤蛋白的水平呈现下降趋势，但它与总有机碳和二氧化碳释放量呈正相关。我们的研究结果强调，可持续的作物管理能够增强土壤碳储存和微生物功能，这是应对气候挑战的关键。