農(nóng)作物秸稈中木質(zhì)素和纖維素合計(jì)占秸稈干物質(zhì)的40～70%。大量的木質(zhì)素和纖維素隨秸稈還田或植物根系進(jìn)入農(nóng)田土壤，進(jìn)而影響農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳轉(zhuǎn)化與固定過程。
中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所蘇以榮研究員團(tuán)隊(duì)基于長期定位試驗(yàn)，觀測紅壤丘陵區(qū)和喀斯特山區(qū)旱地和水旱輪作地兩種土地利用方式下秸稈還田配施化肥及單施化肥后土壤中纖維素和木質(zhì)素含量及其對土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明：與長期定位試驗(yàn)前相比，連續(xù)13年秸稈還田后旱地土壤中纖維素的含量未發(fā)生顯著改變，而水旱輪作地中纖維素含量顯著降低，表明纖維素不是有機(jī)質(zhì)積累的主要形式。一年定位觀測發(fā)現(xiàn)，秸稈還田后旱地和水旱輪作地中纖維素分別在6和3個(gè)月內(nèi)完全轉(zhuǎn)化為其他非纖維素形態(tài)。對于木質(zhì)素，研究發(fā)現(xiàn)：長期單施化肥對石灰土木質(zhì)素總量無顯著影響，但紅壤木質(zhì)素總量顯著增加55%；秸稈配施化肥均顯著增加了紅壤旱地、紅壤水旱輪作地及石灰土旱地木質(zhì)素的總量，分別由長期定位試驗(yàn)前414.5、201. 6、337.1 μg kg-1增至2092.4、1972.2、2096.5 μg kg-1，表明秸稈配施化肥更有利于亞熱帶農(nóng)田土壤中木質(zhì)素的積累。長期施肥顯著增加了紅壤中木質(zhì)素組分C類單體的比例，其中水旱輪作地中C類單體含量及其占木質(zhì)素總量的比例均顯著低于旱地，石灰土則表現(xiàn)為V類單體比例的增加，表明農(nóng)田土壤中木質(zhì)素的積累具有單體特異性，且由于木質(zhì)素的穩(wěn)定性高于纖維素，幾種供試土壤中，以石灰土的木質(zhì)素穩(wěn)定性最高，更有利于穩(wěn)定性有機(jī)碳組分的積累。通過相關(guān)分析和結(jié)構(gòu)方程模型分析，發(fā)現(xiàn)氮素是影響農(nóng)田土壤中纖維素和木質(zhì)素降解動(dòng)態(tài)的最關(guān)鍵因子。
該項(xiàng)研究以Lignin and cellulose dynamics with straw incorporation in two contrasting cropping soils和Effects of long-term straw incorporation on lignin accumulation and its association with bacterial laccase-like genes in arable soils為題分別發(fā)表在Scientific Reports和Applied Microbiology and Biotechnology上。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 (2016YFD0200106-5)、國家自然科學(xué)基金(41301273, 41671298, 41430860)和廣西面上基金（017JJA150086y）的支持。