稻田和旱地土壤“新碳”微生物利用与残留物形成机制取得进展

　　通常，旱地土壤有机碳微生物转化过程中分解代谢强于稻田。然而，稻田和旱地土壤微生物合成代谢和残留物形成强度尚不清楚。考虑到农田土壤微生物残体碳对有机碳积累的重要贡献，解析“新输入有机碳”的微生物合成代谢过程对理解两类农田土壤碳积累机制至关重要。

　　中国科学院亚热带农业生态研究所流域农业环境研究中心吴金水研究员团队成员基于我国东部四个典型水稻分布区（中温带-黑土、暖温带-潮土、亚热带-红壤和热带-砖红壤）采集的240对稻田和旱地表层土壤，每个气候区随机选择10对配对土壤样品加入¹³C标记的根系分泌物，室内标准条件下培养50天，于3天、10天和50天测定¹³C标记的微生物活体和残体碳含量。结果表明：对于旱地土壤，暖温带¹³C标记的微生物活体碳含量最高，但其13C标记的微生物残体碳含量最低，是由于该区域高pH土壤环境抑制了真菌合成代谢和残体积累过程；对于稻田土壤，温暖气候区（亚热带和热带）土壤¹³C标记的微生物活体碳含量比寒冷气候区（中温带和暖温带）低，但¹³C标记的微生物残体碳含量呈相反趋势，归因于温暖地区土壤微生物量周转更快；四个气候区平均来看，旱地土壤¹³C标记微生物活体碳含量是稻田的1.4倍至2.6倍，进而引起旱地¹³C标记微生物残体碳含量是稻田的1.8倍至3.9倍，这是由于旱地好氧环境增强了真菌合成代谢。研究结果强调了旱地土壤强烈的微生物合成代谢和分解代谢导致其土壤有机碳积累弱于稻田，但其留存碳的稳定性高。因此，高稳定性有机物料（腐熟有机肥）投入、强化微生物合成代谢且降低分解代谢的管理策略可有效提高旱地土壤有机碳固持能力。

　　该项研究近期以题为Contrasting processes of microbial anabolism and necromass formation between upland and paddy soils across regional scales发表在土壤学期刊Catena上。该研究得到了国家自然科学基金等项目的共同资助。

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四个气候区稻田和旱地土壤¹³C标记微生物残体碳含量

稻田和旱地微生物合成代谢及残留物形成机理示意图