水稻同化碳是“大氣-植物-土壤”系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分，也是土壤有機(jī)碳的重要來源。而水稻生長期內(nèi)同化碳在土壤中的分配、轉(zhuǎn)化及去向的數(shù)量特征易被忽視，水稻同化碳在土壤中動(dòng)態(tài)的研究一直處于黑箱狀態(tài)。
中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所土壤養(yǎng)分循環(huán)研究組應(yīng)用14CO2連續(xù)示蹤技術(shù)對水稻80d的生長期進(jìn)行標(biāo)記，研究了水稻同化碳在土壤中的分配，量化了作物生長期間同化碳對土壤有機(jī)碳各組分的貢獻(xiàn)；同時(shí)采用模擬培養(yǎng)試驗(yàn)，探討了水稻收獲后沉積在土壤中的同化碳在土壤碳庫中的礦化動(dòng)態(tài)，以揭示作物生長輸入的“新碳”在土壤中的轉(zhuǎn)化規(guī)律。結(jié)果表明，種植水稻80d后，供試土壤的14C-SOC含量范圍為114.3－348.2 mg kg-1，而14C-DOC、14C-MBC含量范圍為4.05－8.65 mg kg-1、12.5－37.6 mg kg-1。水稻生長期間內(nèi)，不同土壤條件下，土壤14C-SOC與14C-水稻碳量的比率范圍為5.09%－6.62%，這說明盡管不同土壤的光合生產(chǎn)能力不同，但根際沉積效率相似。同時(shí)發(fā)現(xiàn)光合產(chǎn)物向土壤微生物量快速轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，水稻種植80d后水稻光合碳對微生物量的貢獻(xiàn)約占總微生物量的12%。
100d的室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)表明，與未種植水稻的土壤相比，水稻光合同化碳的輸入抑制了稻田土壤原有有機(jī)質(zhì)的礦化，表現(xiàn)出明顯的負(fù)激發(fā)效應(yīng)，這對維持稻田土壤的碳匯功能具有十分重要的意義。該研究量化了水稻光合碳對土壤微生物量的貢獻(xiàn)；揭示了水稻同化碳在地上與地下不同碳庫的分配規(guī)律；為全面理解水稻同化碳在“植物－土壤－微生物”系統(tǒng)碳分配和轉(zhuǎn)化過程提供了理論基礎(chǔ)。
以上研究結(jié)果于1月26日在國際土壤學(xué)雜志Soil Biology & Biochemistry（IF=3.242）在線發(fā)表（doi:10.1016/j.soilbio.2012.01.009）。該研究得到了中國科學(xué)院、國家外國專家局創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)國際合作伙伴計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委和中科院知識(shí)創(chuàng)新工程青年人才領(lǐng)域前沿項(xiàng)目的資助。