根際沉積過(guò)程可為土壤微生物提供易于利用的碳源和能源，其在生態(tài)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)土壤碳和養(yǎng)分循環(huán)中起重要作用，并對(duì)碳的固定作用產(chǎn)生強(qiáng)烈影響。水稻根際碳在水稻生長(zhǎng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程及其在微生物群落中的分配以及氮肥對(duì)該過(guò)程影響機(jī)制尚不清楚。研究稻田土壤中水稻根際碳氮循環(huán)及其對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)有利于科學(xué)指導(dǎo)合理施肥和促進(jìn)稻田土壤的可持續(xù)發(fā)展。
基于此，本研究通過(guò)水稻多生育期的聯(lián)合脈沖標(biāo)記（13CO2）結(jié)合13C-PLFA-SIP技術(shù)，探討了施氮對(duì)水稻不同生育期光合碳（通過(guò)根際沉積作用）在微生物群落中的分配特征，闡明了水稻根際沉積碳在水稻不同生育期內(nèi)的周轉(zhuǎn)特征。結(jié)果表明， G+和G-細(xì)菌是同化根際沉積碳的初始微生物，他們負(fù)責(zé)將根際碳周轉(zhuǎn)到水稻土壤中的其他的微生物群落中。微生物對(duì)根際沉積碳利用的變化和土壤微生物群落的演替主要發(fā)生在水稻生長(zhǎng)的早期階段，反映了根際沉積的變化。此外，氮肥施用可以改變根際沉積物對(duì)微生物組成的影響，這主要體現(xiàn)在G +細(xì)菌的增加，這可能會(huì)促進(jìn)根際沉積碳從根際向非根際轉(zhuǎn)移。該研究揭示了水稻光合碳向土壤微生物快速轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，也為水稻地上部的光合作用和地下部的微生物活動(dòng)之間的定量關(guān)系奠定了理論基礎(chǔ) （圖1，2）。
該項(xiàng)研究近期以題為Initial utilization of rhizodeposits with rice growth in paddy soils: Rhizosphere and N fertilization effects發(fā)表在Geoderma上。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目以及博士后國(guó)際交流計(jì)劃項(xiàng)目的資助。
圖1 環(huán)境因子對(duì)根際沉積碳在根系-土壤系統(tǒng)中分配的影響機(jī)制
圖 2 水稻根際沉積碳的微生物利用機(jī)制及其對(duì)施氮的響應(yīng)