论文部分内容阅读
光合碳是“大气-植株-土壤”系统碳循环的重要组成部分,也是土壤有机碳的主要来源。农田生态系统中,光合碳的输入对维持稻田土壤的碳汇功能具有重要作用,明确作物生长期内光合碳在地下部的分配和转化对于深入认识土壤碳循环过程机制及制订维持土壤有机碳稳定与平衡的管理措施有重要的科学意义。 选择南方红壤水稻土为研究对象,通过盆栽试验,采用13C稳定性同位素脉冲标记技术结合13C-PLFA技术,1)定量研究不同生育期(分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期)水稻光合碳在水稻-根际土壤系统以及根际土壤不同粒级团聚体中的分配特征,2)明确水稻根际土壤不同粒级团聚体中光合碳的矿化动态,3)揭示水稻根际土壤不同粒级团聚体中参与光合碳代谢的主要微生物类群;设置两种施氮水平(50mg·kg-1和100mg·kg-1)处理,初步明确施氮水平对光合碳分布和转化的影响,主要研究结果如下: 水稻光合碳在地下部的分配比例因生育期而发生较大的变化。施氮水平影响水稻生长,从而改变水稻地上部光合碳的积累量,影响水稻输入土壤的根际沉积碳量,但是施氮水平对水稻整个生育期累积光合碳在植株-土壤系统中的分配比例影响不大。水稻生长和施肥影响了根际土壤不同粒级团聚体的形成和分布。随着生育期的延长,大团聚体(>0.25mm)含量降低,微团聚体(<0.25mm)含量增加,并且增施氮肥促进了大团聚体形成。不同生育期输入水稻根际土壤的累积光合13C主要分布在大团聚体(>0.25mm)中,随着生育期的延长,大团聚体中累积光合13C比例降低,微团聚体中比例大大增加,增施氮肥提高了光合13C在微团聚体中分配比例。 不同粒级团聚体有机碳矿化总量和光合13C矿化总量均受到粒级影响,矿化量的高低顺序依次为1-2mm,>2mm,0.25-1mm,<0.053mm和0.053-0.25mm,与团聚体全碳含量显著相关(P<0.01),光合13C矿化总量与施氮水平也显著相关(P<0.05),施氮量100mg·kg-1均高于50mg·kg-1。不同粒级团聚体日均矿化速率均随着生育期的延长显著降低,部分粒级团聚体光合13C日均矿化速率在培养初期有上升趋势,之后也逐渐下降。与土壤原有有机碳相比,土壤中微生物更倾向于利用光合碳,脉冲标记输入的光合碳大约有6.22%~11.04%被矿化分解,大部分仍然累积在土壤中,说明水稻光合碳的输入有利于土壤有机碳的积累。 不同粒级团聚体中磷脂脂肪酸种类差异不大,施氮水平主要影响了团聚体中微生物数量,而对微生物丰富度影响不大。团聚体中微生物类群PLFAs含量均呈现细菌>真菌>放线菌。光合13C与土壤微生物活动密切相关,革兰氏阴性菌和真菌是根际土壤中利用光合碳的主要微生物类群,但是输入根际土壤的光合13C主要分配到细菌中。