稻田土壤有機(jī)碳絕大部分來自光合碳的輸入與轉(zhuǎn)化，光合碳通過根系周轉(zhuǎn)與根系分泌物的形式進(jìn)入土壤。而且來源于根系分泌物及其脫落物的根際沉積碳，代謝周轉(zhuǎn)快，與根際環(huán)境及作物生長發(fā)育有密切聯(lián)系，具有復(fù)雜性和多變性，盡管有一些研究，但還不十分清楚這部分碳的命運。
為此，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所吳金水研究員領(lǐng)銜的農(nóng)業(yè)生態(tài)過程方向研究團(tuán)隊?wèi)?yīng)用碳（14C）同位素連續(xù)標(biāo)記技術(shù)（圖1），研究了不同施氮水平對水稻光合碳輸入及其在不同碳庫中分配的影響，結(jié)果表明，在較高的施N水平下，水稻地上部對碳的積累能力相對較強(qiáng)，水稻光合碳通過根際沉積作用輸入到土壤中的14C-SOC的含量亦相對較高，施N水平明顯促進(jìn)了水稻新鮮根際碳的沉積，且高氮水平下根際沉積的碳量高于低氮與中量氮水平（圖2）。同時，水稻生長過程中，根系分泌物促進(jìn)了土壤微生物生物量碳（MBC）的增加，施N水平顯著影響土壤MBC的更新率，而對DOC更新率的影響較?。▓D2）。該研究揭示了水稻光合同化碳在地上與地下不同碳庫的分配規(guī)律及其對不同施氮水平的響應(yīng)機(jī)制，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)。
圖1 水稻光合碳的輸入與在土壤中轉(zhuǎn)化示意圖
該項工作近日以題為“Tracking the photosynthesized carbon input into soil organic carbon pools in a rice soil fertilized with nitrogen.”（DOI: 10.1007/s11104-014-2265-8）發(fā)表在Plant and Soil 雜志上。審稿人認(rèn)為“該研究利用碳同位素連續(xù)標(biāo)記技術(shù) ，是一項加深水稻地下碳分配機(jī)制認(rèn)識的創(chuàng)新性工作，……結(jié)果非常有趣和有用”（The manuscript by Ge et al. presents novel work that enhances our understanding of the allocation of below ground C in common cultivation practices and greatly improves upon pulse labelled reports. Continuous labelling is a great advantage of this study, as the most previous experiments were done by pulse labelling. Therefore, the results presented in this manuscript is very interesting and useful.）。該研究得到了中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委等項目的資助。
圖2水稻光合碳輸入及其轉(zhuǎn)化效率對不同施氮水平的響應(yīng)