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[導讀]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,同時受作物根系吸收水分和土壤團聚過程的影響

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,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(nóng)業(yè)生態(tài)研究所土壤物質(zhì)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(nóng)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(zhì)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(nèi)土壤水含量,接合同位素質(zhì)譜測定不同孔徑內(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(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)根際沉積碳信號最大值。這些結果表明,根際沉積碳或其代謝產(chǎn)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(diào)控土壤結構形成和土壤有機質(zhì)的激發(fā),這些調(diào)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(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)

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