稻田是我國最常見的農(nóng)田類型，其通常比相鄰旱地擁有更高的土壤有機碳和微生物殘體碳含量。然而，稻田和旱地土壤有機碳的微生物代謝特征尚不清楚。解析土壤微生物碳代謝對土地利用方式的響應(yīng)對設(shè)計適當(dāng)?shù)霓r(nóng)田管理措施以提高土壤固碳能力至關(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員團隊成員在我國東部四個水稻分布氣候區(qū)（中溫帶-黑土、暖溫帶-潮土、亞熱帶-紅壤和熱帶-磚紅壤）采用配對采樣原則，隨機采集了240對稻田和旱地表層土壤。其中，每個氣候區(qū)隨機選擇10對稻田和旱地土壤加入18O-H2O進行短期培養(yǎng)，測定土壤總有機碳的微生物攝取、生長、呼吸和利用效率。結(jié)果表明，與寒冷氣候區(qū)（中溫帶和暖溫帶）旱地相比，溫暖氣候區(qū)（亞熱帶和熱帶）旱地土壤的微生物生長效率更低、且呼吸效率更高，這主要是由于溫暖氣候區(qū)土壤低pH值和高粘粒含量導(dǎo)致了微生物碳代謝從生長向呼吸轉(zhuǎn)變。然而，溫暖氣候區(qū)稻田土壤的微生物的生長和呼吸效率均顯著低于寒冷氣候區(qū)稻田，可能是由于長期淹水抑制了微生物碳代謝對土壤低pH值響應(yīng)。四個氣候區(qū)下，稻田較旱地土壤微生物碳攝取效率低，表明稻田土壤有機碳積累過程中微生物參與程度較低；與旱地土壤相比，稻田土壤微生物的生長效率更高、呼吸效率更低，使得其土壤微生物碳利用效率更高。稻田和旱地土壤微生物碳利用效率的差異與其土壤有機碳和微生物殘體碳的差異呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。從微生物碳代謝的角度，稻田較旱地土壤擁有更高的有機碳含量是由于其更弱的微生物碳攝取、且更強的合成代謝。因此，強化微生物合成代謝、降低微生物分解代謝的農(nóng)田管理措施是增加土壤固碳的重要手段。
該項研究近期以題為Higher microbial C use efficiency in paddy than in adjacent upland soils: evidence from continental scale發(fā)表在土壤學(xué)期刊Soil and Tillage Research上。該研究得到了“十四五”國家重點研發(fā)計劃（2021YFD1901203）,和國家自然科學(xué)基金（41977100，42177295，41877035，42207409）的共同資助。
我國東部四個氣候區(qū)稻田和旱地土壤微生物碳攝取、生長、呼吸和碳利用效率
稻田和旱地微生物碳利用效率差異與其氨基糖和土壤有機碳差異的相關(guān)性分析
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