作物残体生物质中纤维素与木质素缺乏提升分解性并降低温度敏感性促进土壤活性有机碳积累

为解决再生农业中作物残体(CR)生物组成如何影响分解动力学及土壤有机碳(SOC)积累这一科学问题，研究人员通过系统实验发现，木豆(Sesbania)残体因低纤维素/木质素含量、窄碳氮比(C/N)和高植物残体质量指数(PRQI)，显著提升分解速率并降低温度敏感性，其养分更易被微生物同化为细胞结构而非矿化为CO2，最终促进活性SOC库的构建。该研究为优化碳封存策略提供了关键理论依据。

　　

这项突破性研究揭示了作物残体生物化学组成对土壤碳循环的调控机制。通过对比水稻、玉米、棉花等8种典型作物残体发现，木豆(Sesbania)残体凭借最低的木质素(lignin)、纤维素(cellulose)和多酚(polyphenol)含量，以及最优的C/N比，展现出最高的植物残体质量指数(PRQI)。在128天的培养实验中，这类高质量残体遵循双库分解模型，其分解速率常数对温度升高(25→35°C)的敏感性显著降低。特别值得注意的是，木豆残体中的碳氮磷硫(C/N/P/S)更倾向于被微生物同化固定为细胞组分，而非矿化为CO₂，这使得其处理的土壤中活性SOC含量提升达30%。研究首次证实纤维素含量是决定残体分解温度敏感性的关键因素，尤其对顽固碳(recalcitrant C)库的影响更为显著。这些发现为设计基于作物残体管理的碳封存方案提供了分子水平的理论支撑。