近日，我院花生所和种质资源所联合在《Field Crops Research》 （IF=6.4，中科院1区Top）发表题为“Achieving yield advantage with zero-sum soil carbon sequestration: Rhizosphere mechanisms driven by legume-cereal interactions”的研究论文。

土壤有机碳（SOC）动态对全球粮食安全与气候变化缓解至关重要。间作作为提升农田生物多样性的重要策略能有效增强土壤碳封存，尤其豆科与谷类间作系统能最大化作物产量并增强土壤碳氮固存。当前对间作系统不同作物对地下根系分泌物与微生物驱动的碳输入输出过程理解有限，尤其底土碳过程常被忽略，可能导致对固碳效果的误判。本研究通过长期定位试验，阐明玉米花生间作系统中作物产量、SOC动态及其根际微生物机制。结果表明，间作系统整体表现出产量优势（总LER>1），但花生竞争力弱于玉米。花生带根际微生物群落向富营养策略转变，细菌网络复杂度增加，碳降解酶活性改变，与高氮有效性共同驱动了较高的K_c和较低的Q₁₀。间作提高花生带表土SOC含量（6.2%）和底土SOC稳定性。间作使玉米带表土K_c略微下降（负激发效应），但底土K_c显著增加（根际激发效应）。玉米带根际微生物向寡营养策略转变，真菌网络简化，与底土养分耗竭、激发效应共同导致底土SOC损失（显著降低16.2%）。

图1 间作系统不同处理细菌与真菌共存网络

玉米花生间作系统能够在实现整体产量优势的同时，维持表土碳储量大致平衡（“零和”），并增强SOC稳定性。这种“零和”效应源于花生带与玉米带土壤碳动态的相反趋势，凸显了物种特异性根际过程在调控碳权衡中的关键作用。本研究从作物多样性和种间交互的角度解析豆禾间作系统SOC输入、输出与稳定的机制，相关结果对农田固碳减排具有重要意义。

图2 间作系统玉米和花生不同土层SOC动态的微生物机制

花生所吴正锋研究员与种质资源研究所郭峰研究员为共同第一作者，孙棋棋为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金青年项目（32301451、32572461、42207408）、山东省自然科学基金面上项目（ZR2025MS309）和山东省重点研发项目（2023TZXD007）和山东省现代科技产业体系（SDAIT-04-05）资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.fcr.2026.110346 

（撰稿人：孙棋棋  核稿人：张建成）