由中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所吳金水研究員領(lǐng)銜的農(nóng)業(yè)生態(tài)過(guò)程方向研究團(tuán)隊(duì)近日在水稻根際激發(fā)效應(yīng)方面研究中獲新進(jìn)展。
根際激發(fā)效應(yīng)是指根際活動(dòng)造成土壤有機(jī)質(zhì)分解速率改變的現(xiàn)象，是調(diào)控土壤碳氮循環(huán)的重要機(jī)制，是土壤學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。目前，國(guó)際上在根際激發(fā)效應(yīng)方面開(kāi)展了大量研究，但是這些研究都是基于旱地作物開(kāi)展的，針對(duì)淹水環(huán)境條件下的水稻根際激發(fā)效應(yīng)的過(guò)程與機(jī)制，尤其是甲烷排放過(guò)程的根際激發(fā)效應(yīng)還缺乏研究。
為了探究水稻根際碳氮周轉(zhuǎn)特征，揭示稻作系統(tǒng)地下部土壤碳氮循環(huán)的過(guò)程與機(jī)制，該團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種能夠有效采集水稻根際CO2和CH4釋放的裝置（國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利 ZL201510242495.3），采用13C穩(wěn)定性同位素連續(xù)標(biāo)記技術(shù)，量化了不同施肥條件下，水稻生長(zhǎng)過(guò)程中CO2和CH4釋放的根際激發(fā)效應(yīng)。結(jié)果表明，水稻生長(zhǎng)過(guò)程中根際分泌物輸入的量與速率影響CO2釋放的根際激發(fā)效應(yīng)的方向，其在水稻生長(zhǎng)前期（40天以前）表現(xiàn)為負(fù)激發(fā)效應(yīng)，在水稻生長(zhǎng)后期（52天以后）表現(xiàn)為正激發(fā)效應(yīng)；而CH4釋放的根際激發(fā)效應(yīng)在整個(gè)水稻生育期都表現(xiàn)為正激發(fā)效應(yīng)，表明水稻生長(zhǎng)過(guò)程中促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為CH4。氮素是水稻和根際微生物的重要養(yǎng)分元素，氮肥施用有效減緩了水稻根際氮素受限，滿足了微生物對(duì)養(yǎng)分的計(jì)量學(xué)需求，因而降低了微生物因養(yǎng)分需求而對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的分解礦化作用，從而減弱了CO2和CH4釋放的根際激發(fā)效應(yīng)。因此，土壤肥力和根系分泌物的輸入影響著土壤原有有機(jī)質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化，優(yōu)化稻田肥力輸入和田間管理對(duì)于維持稻田土壤生產(chǎn)力、減緩溫室氣體排放具有重要意義。
該研究成果近期以題為Rice rhizodeposits a?ect organic matter priming in paddy soil: The role of N fertilization and plant growth for enzyme activities, CO2 and CH4 emissions發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry上。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所公共技術(shù)服務(wù)中心的大力支持以及該所青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的資助，也得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)、高端外國(guó)專(zhuān)家項(xiàng)目等的資助。
