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Managing Agroecosystems for Soil Microbial Carbon Use Efficiency: Ecological Unknowns Potential Outcomes and a Path Forward

机译：管理农业生态系统以提高土壤微生物碳的利用效率：生态未知潜在成果和前进之路

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摘要

Agricultural systems are increasingly managed for improving soil carbon (C) accumulation. However, there are limits to C returns in agricultural systems that constrain soil C accumulation capacity. Increasing the efficiency of how soil microbes process C is gaining interest as an important management strategy for increasing soil C and is a key feature of soil C dynamics in many new microbial-explicit models. A higher microbial C use efficiency (CUE) may increase C storage while reducing C system losses and is a fundamental trait affecting community assembly dynamics and nutrient cycling. However, the numerous ecological unknowns influencing CUE limit our ability to effectively manage CUE in agricultural soils for greater soil C storage. In this perspective, we consider three complex drivers of agroecosystem CUE that need to be resolved to develop effective C sequestration management practices in the future: (1) the environment as an individual trait moderator versus a filter, (2) microbial community competitive and faciliatory interactions, and (3) spatiotemporal dynamics through the soil profile and across the microbial lifecycle. We highlight ways that amendments, crop rotations, and tillage practices might affect microbial CUE conditions and the variable outcomes of these practices. We argue that to resolve some of the unknowns of CUE dynamics, we need to include more mechanistic, trait-based approaches that capitalize on advanced methods and innovative field research designs within an agroecosystem-specific context. By identifying the management-level determinants of CUE expression, we will be better positioned to optimize CUE to increase soil C storage in agricultural systems.
机译：为了改善土壤碳（C）的积累，越来越多地管理农业系统。然而，限制土壤碳积累能力的农业系统中碳的回报有限。作为增加土壤碳含量的重要管理策略，提高土壤微生物处理碳效率的方法已引起人们的关注，并且在许多新的微生物-显性模型中，土壤碳动力学的一个关键特征是。较高的微生物碳利用效率（CUE）可以增加碳的存储量，同时减少碳系统的损失，这是影响社区装配动态和养分循环的基本特征。但是，影响CUE的众多生态未知因素限制了我们有效管理农业土壤中CUE的能力，以增加土壤C的存储量。从这个角度来看，我们认为农业生态系统CUE的三个复杂驱动因素需要解决，以便在将来开发有效的C隔离管理实践：（1）作为个体性状调节剂而不是过滤器的环境；（2）微生物群落具有竞争性和便利性相互作用，以及（3）通过土壤剖面和整个微生物生命周期的时空动态。我们重点介绍了修正，作物轮作和耕作实践可能影响微生物CUE条件和这些实践的可变结果的方式。我们认为，要解决CUE动力学的一些未知因素，我们需要包括更多基于机械，基于特征的方法，这些方法应利用特定于农业生态系统的环境中的先进方法和创新的田间研究设计。通过确定CUE表达的管理水平决定因素，我们将能够更好地优化CUE以增加农业系统中土壤碳的储存。

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