東北地理所“根際沉積碳”研究取得新進展

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控著根際效應，同時受作物根系吸收水分和土壤團聚過程的影響。目前，有關根際沉積碳在土壤孔隙、團聚體中的分配及在根際中遷移還不清楚。為此，中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所土壤物質循環(huán)學科組副研究員喬云發(fā)等人，利用C3-C4轉換研究方法，在中國科學院海倫農業(yè)生態(tài)實驗站連作13年大豆C3土壤上種植C4作物玉米，采用田間13C-CO2脈沖標記方法，應用土壤當量孔徑與土壤水吸力的關系，結合土壤水穩(wěn)性團聚體；利用穩(wěn)定性同位素質譜測定試驗前后原土和各粒級水穩(wěn)性團聚體SOC和δ13C豐度；利用壓力膜儀獲得不同土壤孔徑內土壤水含量，接合同位素質譜測定不同孔徑內土壤水的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、團聚體和根際遷移機制。

結果表明，土壤δ13C豐度由試驗前?24.20±0.05‰增加為?23.80±0.05‰，并且不同粒級土壤團聚體的δ13C豐度也有不同程度的增加。雖然>0.25 mm各粒級土壤團聚體有機碳含量沒有明顯增加，但是，在>2 mm和1~2 mm粒級團聚體中有明顯的δ13C (?23.17±0.12‰，?23.26±0.05‰)富集信號。此外，根際沉積碳主要分布在2~20 μm土壤孔徑當量內。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)根際沉積碳信號最大值。這些結果表明，根際沉積碳或其代謝產物被土壤團聚體保護，根際有明顯的遷移區(qū)域。在植物生長過程中，根際沉積調控土壤結構形成和土壤有機質的激發(fā)，這些調控機制需要進一步深入研究。

本研究受國家自然科學基金和中國科學院百人計劃項目共同資助。

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。（東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所）