生物炭改良是实现气候智能型和资源有效型现代农业主要途径之一。微生物介导的有机质分解过程对土壤碳循环过程至关重要。然而，目前仍缺乏生物炭添加下土壤关键胞外酶活性与土壤碳循环间的直接证据，而这些酶活性可能会调控不同环境条件下土壤碳固存效应。

　　为此，我们研究了土壤纤维素酶和木质素酶活性对生物炭添加的响应，以及这些响应对土壤长期碳固持的影响。研究结果表明，生物炭添加使土壤中降解复杂酚类大分子的木质素酶活性提高了7.1%，但使降解较简单多糖的纤维素酶活性降低了8.3%。在不同的气候、土壤和实验条件下，这些酶活性的变化是生物炭添加下土壤固碳量变化的最重要的预测因子，且木质素酶和纤维素酶比率的变化与土壤固碳效应呈显著负相关。具体来说，短期（<1年）生物炭添加显著降低了纤维素酶活性（4.6%），提高了土壤有机碳固存量（87.5%），而木质素酶活性和木质素酶和纤维素酶比率没有显著变化。长期（≥1年）生物炭添加可显著提高木质素酶活性（5.2%）和木质素酶和纤维素酶比率（36.1%），导致土壤有机碳固存量增加幅度减少（25.1%）。这些结果表明，随着生物炭添加时间的增加，酶活性的转变使木质素酶和纤维素酶比率增加，限制了生物炭添加后的长期土壤碳固持（图1）。

　　我们的工作提供了新的证据来解释长期生物炭添加下土壤固碳量减少的原因，表明早期研究可能由于缺乏对土壤微生物过程随时间的变化而高估了生物炭对土壤固碳潜力的评估。

　　上述成果以“Trade-offs in carbon-degrading enzyme activities limit long-term soil carbon sequestration with biochar addition”为题发表在国际著名期刊Biological Reviews (多为约稿)。研究得到国家自然科学基金、欧盟“玛丽居里学者”等支持。华中农业大学冯娇副研究员为第一作者，华中农业大学刘玉荣教授和中科院地球环境研究所陈骥研究员为通讯作者。

　　Feng, J., Yu, D., Sinsabaugh, R.L., Moorhead, D.L., Andersen, M.N., Smith, P., Song, Y., Li, X., Huang, Q., Liu, Y.-R. and Chen, J. (2023), Trade-offs in carbon-degrading enzyme activities limit long-term soil carbon sequestration with biochar addition. Biological Reviews.

　　论文原文链接如下：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/brv.12949

　　图1. 生物炭添加下土壤微生物胞外酶介导的土壤有机碳循环示意图。