提高土壤有机碳（SOC）水平是耕地质量提升的关键。秸秆还田作为农田土壤培肥常见手段，常规还田方式对SOC提升效果欠佳。将秸秆粉碎后压缩为致密棒状颗粒能够实现秸秆一次性高强度投入，但其对土壤有机碳的提升效应与机制尚不清楚。同时，由于秸秆高C/养分计量比属性，高强度秸秆颗粒化还田可能引起土壤元素失衡（碳过量、养分限制），补充适量养分能否缓解微生物养分限制，增强微生物合成代谢进而提高秸秆碳积累，仍待探究。
中国科学院亚热带农业生态研究所长沙站陈香碧研究员小组基于亚热带典型新垦旱地和瘠薄稻田，设置秸秆颗粒还田量（0、30、60、90 t/ha）和养分补充（C/N=40、25）条件微区试验，研究了秸秆颗粒投入强度及其养分调控下SOC积累效应与机制。主要结果如下：秸秆颗粒投入一年时，旱地土壤中秸秆碳转化为土壤有机碳的效率随投入强度增加基本保持稳定（30.8%~37.5%），稻田土壤由60.0%降低至38.3%。随秸秆颗粒投入强度增加，旱地和稻田土壤有机碳的提升主要源于植物残体而非微生物残体，这是由于秸秆颗粒的物理空间隔离效应，减少了微生物对颗粒内部碳源的接触和摄取利用，从而增强了秸秆碳以植物残体形式在土壤中积累。30、60和90 t ha−1的秸秆颗粒投入下，旱地玉米产量较对照分别提升25.0%、55.6%和83.3%，稻田旱稻产量较对照分别提升46.4%、55.4%和64.3%。此外，与纯秸秆颗粒相比，秸秆颗粒养分补充降低了旱地土壤有机碳含量，但小幅度提升稻田土壤有机碳含量，主要是由于养分补充提升微生物残体碳和矿物结合态碳含量。秸秆造粒同步补充养分促进玉米和旱稻产量分别提升50.0%和19.2%。本研究表明：高温高湿气候条件下采用秸秆颗粒化还田能降低微生物对秸秆碳的摄取和分解代谢，提升秸秆碳年积累效率，是兼顾土壤固碳与作物增产的贫瘠农田土壤快速培肥增碳路径，对指导区域耕地质量提升具有重要科学意义。
上述研究以Granulated straw incorporation efficiently promotes soil organic carbon pool in subtropical infertile croplands primarily via plant residues accumulation和 Carbon accumulation efficiency of granulated straw incorporation and its response to nutrient supplement in infertile agricultural soils: Evidence from biomarkers为题分别发表于Journal of Integrative Agriculture和Soil Ecology Letters。研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（XDA0440404）、国家重点研发计划（2021YFD1901203、2021YFD1901204）、国家自然科学基金（42377348、42177295）、湖南省杰出青年科学基金（2024JJ2052）、广西自然科学基金（2025GXNSFAA069337）等项目共同资助。
贫瘠稻田和旱地土壤有机碳积累效率对秸秆颗粒投入强度的响应与机制
秸秆颗粒养分补充对贫瘠稻田和旱地土壤有机碳的影响与机制