东北黑土区是中国重要的粮食优势主产区，被誉为我国粮食安全的“压舱石”。然而，近几十年来，该地区的过度种植和不当管理导致黑土质量退化，有机碳含量逐年降低。东北黑土区秸秆资源丰富，秸秆还田理论上是黑土碳库提升最直接有效的手段，但是富碳秸秆输入往往导致土壤碳养比例失衡，从而限制秸秆碳的高效持续转化。因此，探明秸秆碳转化固存与土壤养分有效性的响应关系及其潜在微生物代谢策略对重塑黑土高碳属性意义重大。 

　　中国科学院遗传发育所农业资源研究中心董文旭团队揭示了秸秆和养分计量管理下微生物养分限制轨迹与代谢效率及其对黑土净碳变化的影响。秸秆输入加剧养分限制，促使微生物雇佣更多氮磷获取酶进行养分挖掘；氮磷硫协同供应诱导碳、氮和磷获取酶同步增加参与计量分解。微生物代谢过程先后受到氮素和磷素限制，而均衡补充养分可以满足微生物计量代谢需要，从而提高微生物碳源利用效率。南部公主岭土壤的碳获取酶和微生物碳源利用效率对养分添加的响应更为敏感，而北部海伦土壤更多受到磷素限制，这可能是影响微生物碳源代谢的主要因素。另外，土壤属性（如pH和粘粒）在调节微生物代谢中也起到重要作用。综上，养分计量管理可以缓解微生物养分限制，强化微生物碳的获取，提高碳源利用效率，从而引起土壤碳净积累。研究团队建议黑土区秸秆还田要注重养分均衡管理，尤其是磷素。  

　　上述研究以“Nutrient stoichiometric management promotes carbon sequestration by improving microbial nutrient availability and metabolic efficiency in straw-amended soil”为题于2022年12月27日在线发表在Journal of Soils and Sediments上。农业资源研究中心助理研究员武红亮为论文第一作者。该研究得到中国科学院战略先导项目“黑土地保护与利用科技创新工程”子课题 （XDA28020303）和国家重点研发计划子课题（2021YFD1500400）的联合资助。论文链接：https://doi.org/10.1007/s11368-022-03396-5。  

　　　　图1不同养分添加水平黑土净碳变化  

　　图2 不同养分添加水平微生物代谢养分限制轨迹  　　 

　　图3 微生物代谢策略对黑土净碳变化的作用路径