東北地理所“根際沉積碳”研究取得新進(jìn)展

根際沉積碳是連接植物、土壤和微生物的紐帶，根際沉積碳作為根際微生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)流、能量流和信息流，具有十分重要的作用。根際沉積碳的空間分布直接調(diào)控著根際效應(yīng)，同時(shí)受作物根系吸收水分和土壤團(tuán)聚過程的影響。目前，有關(guān)根際沉積碳在土壤孔隙、團(tuán)聚體中的分配及在根際中遷移還不清楚。為此，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所土壤物質(zhì)循環(huán)學(xué)科組副研究員喬云發(fā)等人，利用C3-C4轉(zhuǎn)換研究方法，在中國(guó)科學(xué)院海倫農(nóng)業(yè)生態(tài)實(shí)驗(yàn)站連作13年大豆C3土壤上種植C4作物玉米，采用田間13C-CO2脈沖標(biāo)記方法，應(yīng)用土壤當(dāng)量孔徑與土壤水吸力的關(guān)系，結(jié)合土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體；利用穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜測(cè)定試驗(yàn)前后原土和各粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體SOC和δ13C豐度；利用壓力膜儀獲得不同土壤孔徑內(nèi)土壤水含量，接合同位素質(zhì)譜測(cè)定不同孔徑內(nèi)土壤水的δ13C豐度；利用原狀土柱方法模擬根際土壤，從而系統(tǒng)研究了玉米根際沉積碳在土壤孔隙、團(tuán)聚體和根際遷移機(jī)制。

結(jié)果表明，土壤δ13C豐度由試驗(yàn)前?24.20±0.05‰增加為?23.80±0.05‰，并且不同粒級(jí)土壤團(tuán)聚體的δ13C豐度也有不同程度的增加。雖然>0.25 mm各粒級(jí)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量沒有明顯增加，但是，在>2 mm和1~2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體中有明顯的δ13C (?23.17±0.12‰，?23.26±0.05‰)富集信號(hào)。此外，根際沉積碳主要分布在2~20 μm土壤孔徑當(dāng)量?jī)?nèi)。根際沉積碳的空間分布可以延伸到距根14 mm區(qū)域。水平方向在距根6 mm，垂直方向在距根5mm，出現(xiàn)根際沉積碳信號(hào)最大值。這些結(jié)果表明，根際沉積碳或其代謝產(chǎn)物被土壤團(tuán)聚體保護(hù)，根際有明顯的遷移區(qū)域。在植物生長(zhǎng)過程中，根際沉積調(diào)控土壤結(jié)構(gòu)形成和土壤有機(jī)質(zhì)的激發(fā)，這些調(diào)控機(jī)制需要進(jìn)一步深入研究。

本研究受國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃項(xiàng)目共同資助。

論文信息：Yunfa Qiao, Shujie Miao, Na Li, Xiaozeng Han*, Bin Zhang* (2014).Spatial distribution of rhizodeposit carbon of maize (Zea mays L.) in soil aggregates assessed by multiple pulse13C labeling in the field，Plant and Soil375:317–329。（東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所）