通常,礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳的累積水平被認(rèn)為受到其比表面積和吸附位點(diǎn)等物理化學(xué)性質(zhì)的限制。微生物殘?bào)w是礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳的主要組成物質(zhì),其形成和積累與微生物代謝過程緊密相關(guān)。然而,微生物代謝能力如何調(diào)控礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳積累尚不清楚??紤]到礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳對土壤有機(jī)碳長期穩(wěn)定的重要作用,進(jìn)一步探究其積累的微生物機(jī)制對理解農(nóng)田土壤碳積累機(jī)制至關(guān)重要。
中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所流域農(nóng)業(yè)環(huán)境研究中心吳金水研究團(tuán)隊(duì)基于先前田間調(diào)查結(jié)果,采集了亞熱帶區(qū)域有機(jī)碳含量范圍為4.0~40.1 g kg?1的典型稻田土壤,采用粒徑分級測定礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量并計(jì)算碳飽和度、借助18O標(biāo)記和生物標(biāo)識物等方法測定微生物碳利用效率及微生物殘?bào)w碳含量。結(jié)果表明:礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量隨土壤有機(jī)碳含量增加趨于飽和,且其含量與微生物殘?bào)w碳含量呈顯著正相關(guān),這表明礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳積累與微生物代謝能力密切相關(guān)。與高碳土壤相比,低碳土壤的黏粒含量和碳:磷計(jì)量比更低,有利于促進(jìn)微生物合成代謝速率及生物量周轉(zhuǎn)速率,使其具有更高的殘?bào)w積累系數(shù)(即單位微生物生物量產(chǎn)生的殘?bào)w數(shù)量)。研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了低碳土壤擁有更快的微生物殘?bào)w積累速率及更高的礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳積累潛力?;诖?,研究團(tuán)隊(duì)建議,針對低碳土壤應(yīng)制定提高微生物合成代謝能力和生物量周轉(zhuǎn)的固碳策略,快速促進(jìn)礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳庫積累;針對高碳土壤,應(yīng)增加結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物投入以提高和維持土壤顆粒態(tài)有機(jī)碳庫積累。
該項(xiàng)研究近期以題為Microbial metabolic capacity regulates the accrual of mineral-associated organic carbon in subtropical paddy soils發(fā)表在土壤學(xué)領(lǐng)域TOP期刊Soil Biology and Biochemistry上,該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2021YFD1901203),國家自然科學(xué)基金(42130716,41671242,42107366)和中國科學(xué)院人才計(jì)劃項(xiàng)目的共同資助。