This study investigated the possibilities of improving methane yield from anaerobic digestion of multi-component substrates, using a mixture of dairy manure (DM), chicken manure (CM) and wheat straw (WS), based on optimized feeding composition and the C/N ratio. Co-digestion of DM, CM and WS performed better in methane potential than individual digestion. A larger synergetic effect in co-digestion of DM, CM and WS was found than in mixtures of single manures with WS. As the C/N ratio increased, methane potential initially increased and then declined. C/N ratios of 25:1 and 30:1 had better digestion performance with stable pH and low concentrations of total ammonium nitrogen and free NH3. Maximum methane potential was achieved with DM/CM of 40.3:59.7 and a C/N ratio of 27.2:1 after optimization using response surface methodology. The results suggested that better performance of anaerobic co-digestion can be fulfilled by optimizing feeding composition and the C/N ratio.

Abstract The size and density of stomatal pores limit the maximum rate of leaf carbon gain and water loss ( g max ) in land plants. The limits of g max due to anatomy, and its constraint by the negative correlation of stomatal size and density at broad phylogenetic scales, has been unclear and controversial. The prevailing hypothesis posits that adaptation to higher g max is typically constrained by geometry and/or an economic need to reduce the allocation of epidermal area to stomata (stomatal-area minimization), and this would require the evolution of greater numbers of smaller stomata. Another view, supported by the data, is that across plant diversity, epidermal area allocated to guard cells versus other cells can be optimized without major trade-offs, and higher g max would typically be achieved with a higher allocation of epidermal area to stomata (stomatal-area increase). We tested these hypotheses by comparing their predictions for the structure of the covariance of stomatal size and density across species, applying macroevolutionary models and phylogenetic regression to data for 2408 species of angiosperms, gymnosperms, and ferns from forests worldwide. The observed stomatal size-density scaling and covariance supported the stomatal-area increase hypothesis for high g max . A higher g max involves construction costs and maintenance costs that should be considered in models assessing optimal stomatal conductance for predictions of water use, photosynthesis, and water-use efficiency as influences on crop productivity or in Earth System models.

Plant litter is an important source of soil organic carbon (SOC) in terrestrial ecosystems, and the pattern of litter inputs is also influenced by global change and human activities. However, the current understanding of the impact of changes in litter inputs on SOC dynamics remains contentious, and the mechanisms by which changes in litter inputs affect SOC have rarely been investigated from the perspective of microbial carbon use efficiency (CUE). We conducted a 1-year experiment with litter treatments (no aboveground litter (NL), natural aboveground litter (CK), and double aboveground litter (DL)) in Robinia pseudoacacia plantation forest on the Loess Plateau. The objective was to assess how changes in litter input affect SOC accumulation in forest soils from the perspective of microbial CUE. Results showed that NL increased soil microbial C limitation by 77.11 % (0-10 cm) compared to CK, while it had a negligible effect on nitrogen and phosphorus limitation. In contrast, DL had no significant effect on soil microbial nutrient limitation. Furthermore, NL was found to significantly increase microbial CUE and decrease microbial metabolic quotient (QCO

Abstract Straw return with chemical fertilizers is integral to improving soil quality and the sustainability of agricultural production. However, little is known about how straw return with chemical fertilizer application affects CO 2 emissions and carbon pools from the perspective of nutrient stoichiometry. We conducted a 2‐year (2020–2021) field experiment in a wheat–maize rotation system in silty clay loam to study the effects of straw return and fertilizer application on CO 2 emissions, soil carbon pools and yields by applying stoichiometry. A split‐plot experimental design was used (straw was main treatment, and fertilizer was the split‐plot treatment). The treatments were no straw return + no fertilizer (S 0 W), no straw return + mineral nitrogen fertilizer (S 0 N), no straw return + mineral nitrogen and phosphorus fertilizer (S 0 NP), straw return + no fertilizer (SW), straw return + mineral nitrogen fertilizer (SN) and straw return + mineral nitrogen and phosphorus fertilizer (SNP). The results indicated that, compared with S 0 W, the SNP treatment significantly increased soil organic carbon (SOC) storage by 17% and 13% in the 0–20 cm and 20–40 cm soil horizons, respectively. Additionally, compared with S 0 W, the SNP and SN treatments significantly increased the annual cumulative CO 2 emissions by 85% and 41%, respectively. Furthermore, the SNP and SN treatments significantly increased the annual yield by 61% and 38%, respectively, compared with S 0 W. Our results indicated that straw and fertilizer inputs reduced the C:N imbalance in the topsoil (0–20 cm), with fertilizer inputs showing a more pronounced effect. However, straw incorporation increased the C:N imbalance in subsoil (20–40 cm). Redundancy analysis (RDA) and structural equation models (SEM) suggested that 0–20 cm carbon‐phosphorus ratio (C:P) and nitrogen‐phosphorus ratio (N:P) could be significant predictors of annual yield and CO 2 emissions. In conclusion, straw and fertilizers enhanced soil nutrient effectiveness and reduced carbon mineralization in favour of SOC storage. However, the input of exogenous materials (straw and fertilizers) disrupted the soil ecological stoichiometric balance and stimulated microbial activity, leading to increased CO 2 emissions. Overall, this study provides theoretical guidance and scientific support for the green development of agriculture.