“根际沉积碳”研究取得新进展

作者：综合研究中心  更新时间：2014-10-10

根际沉积碳是连接植物、土壤和微生物的纽带，根际沉积碳作为根际微生态系统中的物质流、能量流和信息流，具有十分重要的作用。根际沉积碳的空间分布直接调控着根际效应，同时受作物根系吸收水分和土壤团聚过程的影响。目前，有关根际沉积碳在土壤孔隙、团聚体中的分配及在根际中迁移还不清楚。为此，我所土壤物质循环学科组乔云发副研究员等人，利用C₃-C₄转换研究方法，在中国科学院海伦农业生态实验站连作13年大豆C₃土壤上种植C₄作物玉米，采用田间¹³C-CO₂脉冲标记方法，应用土壤当量孔径与土壤水吸力的关系，结合土壤水稳性团聚体；利用稳定性同位素质谱测定试验前后原土和各粒级水稳性团聚体SOC和δ¹³C丰度；利用压力膜仪获得不同土壤孔径内土壤水含量，接合同位素质谱测定不同孔径内土壤水的δ¹³C丰度；利用原状土柱方法模拟根际土壤，从而系统研究了玉米根际沉积碳在土壤孔隙、团聚体和根际迁移机制。

 

结果表明，土壤δ¹³C丰度由试验前−24.20±0.05‰增加为−23.80±0.05‰，并且不同粒级土壤团聚体的δ¹³C丰度也有不同程度的增加。虽然>0.25 mm各粒级土壤团聚体有机碳含量没有明显增加，但是，在>2 mm和1~2 mm粒级团聚体中有明显的δ¹³C (−23.17±0.12‰，−23.26±0.05‰) 富集信号。此外，根际沉积碳主要分布在2~20 μm土壤孔径当量内。根际沉积碳的空间分布可以延伸到距根14 mm区域。水平方向在距根6 mm，垂直方向在距根5mm，出现根际沉积碳信号最大值。这些结果表明，根际沉积碳或其代谢产物被土壤团聚体保护，根际有明显的迁移区域。在植物生长过程中，根际沉积调控土壤结构形成和土壤有机质的激发，这些调控机制需要进一步深入研究。

论文：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 pulse ¹³Clabeling in the field，Plant and Soil 375:317–329。本研究受国家自然科学基金和中国科学院百人计划项目共同资助。