由中科院亞熱帶農(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(duì)近日在耕作方式（免耕與翻耕）對(duì)亞熱帶稻田和旱地土壤自養(yǎng)微生物固定CO2功能與固碳微生物（細(xì)菌cbbL）數(shù)量的影響方面取得了新進(jìn)展。
土壤耕作作為農(nóng)田管理的重要技術(shù)措施，是改善土壤耕層質(zhì)量、培肥地力的重要途徑，對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境有極為重要的影響。我國農(nóng)田耕作方式主要有傳統(tǒng)耕作（翻耕、深松耕）、少耕（淺耕、旋耕）和免耕（留茬、留茬覆蓋）等。其中，免耕是目前生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的一種耕作方式。不同耕作方式不僅可以直接影響土壤的物理性質(zhì)，還可以間接影響農(nóng)田耕層土壤的養(yǎng)分含量，并改變土壤微生物區(qū)系（數(shù)量、多樣性及種群結(jié)構(gòu)等）。土壤微生物在推動(dòng)土壤碳循環(huán)過程方面發(fā)揮著重要作用，因此，研究不同耕作方式下土壤微生物的固碳功能及其功能微生物數(shù)量具有重要意義，可為探索提高土壤固碳能力的技術(shù)與機(jī)理提供理論依據(jù)。
基于此，該團(tuán)隊(duì)選取亞熱帶典型的2種稻田土壤和旱地土壤，采集原狀土和非原狀土來模擬免耕和翻耕方式，通過碳同位素連續(xù)標(biāo)記示蹤技術(shù)結(jié)合密閉系統(tǒng)模擬培養(yǎng)，量化了免耕與翻耕下的土壤自養(yǎng)微生物碳同化能力，同時(shí)結(jié)合實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)，探討了其固碳關(guān)鍵功能微生物數(shù)量（功能基因（細(xì)菌cbbL）豐度）。結(jié)果表明，不同耕作方式（免耕與翻耕）顯著影響稻田與旱地土壤自養(yǎng)微生物的CO2同化能力，表現(xiàn)為翻耕土壤具有較高的微生物CO2同化能力，為免耕土壤的1.8-3.1倍。實(shí)時(shí)定量PCR顯示，固碳細(xì)菌及其固碳功能基因（細(xì)菌cbbL）豐度主要表現(xiàn)為免耕土壤大于翻耕土壤，但是，固碳功能的表觀活性（specific CO2 fixation activity/土壤細(xì)菌cbbL單位拷貝數(shù)的固碳量）則表現(xiàn)為翻耕土壤顯著高于免耕土壤，這表明DNA水平上的細(xì)菌cbbL豐度可能并不總是反映其功能活性。土壤固碳功能的表觀活性可能是表征土壤微生物固碳能力的敏感性指標(biāo)。這項(xiàng)研究指出了耕作方式對(duì)土壤微生物固定CO2的作用，其結(jié)果可為農(nóng)田土壤固碳和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。
上述研究成果以題為Effect of simulated tillage on microbial autotrophic CO2 fixation in paddy and upland soils發(fā)表在Scientific Reports。審稿人和編輯認(rèn)為“這是一個(gè)有趣的主題，該結(jié)果提供了一個(gè)深入理解耕作和土壤類型對(duì)微生物固定CO2的影響機(jī)制，……其結(jié)果可能是對(duì)土壤微生物固定CO2及其影響機(jī)制研究的極大補(bǔ)充。”（This is an interesting topic, and the results offer a deep insight into the effects of tillage and soil types on microbial CO2 fixation. The manuscript follows a logical order and is generally well written. The manuscript could be a big addition to literature on soil microbial CO2 fixation and their effects.）。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)擇優(yōu)資助等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：1