稻田和旱地土壤“新碳”微生物利用與殘留物形成機製研究獲進展

通常，旱地土壤有機碳微生物轉化過程中分解代謝強於稻田。然而，稻田和旱地土壤微生物合成代謝和殘留物形成強度尚不清楚。考慮到農田土壤微生物殘體碳對有機碳積累的貢獻，解析“新輸入有機碳”的微生物合成代謝過程對探討兩類農田土壤碳積累機製頗為重要。

中國科學院亞熱帶農業生態研究所流域農業環境研究中心研究員吳金水團隊，基於我國東部四個典型水稻分布區即中溫帶-黑土、暖溫帶-潮土、亞熱帶-紅壤和熱帶-磚紅壤所采集的240對稻田和旱地表層土壤，在每個氣候區隨機選擇10對配對土壤樣品加入¹³C標記的根係分泌物，室內標準條件下培養50天，並於3天、10天和50天測定¹³C標記的微生物活體和殘體碳含量。結果表明：對於旱地土壤，暖溫帶¹³C標記的微生物活體碳含量最高，但¹³C標記的微生物殘體碳含量最低，這是由於該區域高pH土壤環境抑製了真菌合成代謝和殘體積累過程；對於稻田土壤，溫暖氣候區（亞熱帶和熱帶）土壤¹³C標記的微生物活體碳含量比寒冷氣候區（中溫帶和暖溫帶）低，但¹³C標記的微生物殘體碳含量呈相反趨勢，這歸因於溫暖地區土壤微生物量周轉更快；四個氣候區平均來看，旱地土壤¹³C標記微生物活體碳含量是稻田的1.4倍至2.6倍，進而引起旱地¹³C標記微生物殘體碳含量是稻田的1.8倍至3.9倍，這是由於旱地好氧環境增強了真菌合成代謝。該研究強調了旱地土壤強烈的微生物合成代謝和分解代謝導致其土壤有機碳積累弱於稻田，但其留存碳的穩定性高。因此，高穩定性有機物料（腐熟有機肥）投入、強化微生物合成代謝且降低分解代謝的管理策略，可有效提高旱地土壤有機碳固持能力。

近期，相關研究成果以Contrasting processes of microbial anabolism and necromass formation between upland and paddy soils across regional scales為題，發表在Catena上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。

來源：亞熱帶農業生態研究所

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