近日，資環所等單位聯合在環境領域頂級期刊《Environmental Science & Technology》（SCI一區）上發表題為“Biochar−Straw Interaction Drives Soil Carbon Accrual by Modulating Microbial Metabolic Pathways”的研究論文。該論文第一作者為資環所博士後馬睿，資環所劉忠珍研究員和浙江大學羅煜教授為共同通訊作者。

　　針對秸稈與生物炭共同施用時如何相互作用、協同固碳機製等問題，團隊采用鏡像 ¹³C 同位素標記技術，結合單細胞拉曼光譜分選與¹³C標記細胞宏基因組學技術，實現了對兩種碳源去向的精準追蹤，並在單細胞水平上為秸稈與生物炭之間的雙向互作機製提供了直接證據。研究發現，二者協同呈現鮮明的“互補效應”：生物炭為秸稈“減損保蓄”—— 配施生物炭後，秸稈碳礦化損失顯著降低，更多碳流向富裏酸（FA）、胡敏酸（HA）等穩定有機組分。微生物群落結構從“快速消耗、以呼吸為主”轉向“合成代謝、構建有機質”，幾丁質杆菌等菌群富集，並伴隨磷脂合成、苯乙酰輔酶 A 等固碳相關通路增強。秸稈為生物炭“激活賦能”—— 配施秸稈後，生物炭中部分碳被適度活化，溶解態碳增加，同時更多向活性有機質組分（FA和HA）轉化。利用生物炭的群落功能從“隻維持基礎呼吸”的極簡模式到芳香環分解、醌介導電子傳遞、胞外多糖合成等更全麵的功能通路被激活，把原本“鎖死”的碳接入轉化通道，使原本“沉默”的生物炭碳逐步融入土壤物質循環。

　　研究進一步指出，生物炭和秸稈配施是雙向配合，即生物炭“穩”秸稈、秸稈“活”生物炭，揭示了“選擇性代謝分流—氧化還原活化—界麵介導保留”三個過程相互耦合的潛在機製，實現土壤碳庫 “質” 與 “量” 同步提升。這一發現突破了將秸稈與生物炭視為獨立碳源的傳統認知，證明二者通過調控微生物群落結構與代謝功能，實現“1+1>2”的固碳效果，為解釋兩者配施促進土壤有機碳積累提供了更為完整的微生物學認識，為農田有機物料管理提供了理論支撐。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目資助。

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https://doi.org/10.1021/acs.est.6c03354