SEL | 水稻生育期二氧化碳升高和氮肥施用对收获后土壤团聚体中根际沉积碳去向的影响 | 自由微信

SEL | 水稻生育期二氧化碳升高和氮肥施用对收获后土壤团聚体中根际沉积碳去向的影响

土壤观察 2021-04-27

The following article is from 土壤生态学快报SEL Author 袁红朝等

导读

本研究利用13C稳定同位素标记技术，研究了水稻生育期二氧化碳升高和氮肥施用对收获后土壤团聚体中根际沉积碳的去向的影响。结果显示，水稻种植期CO2浓度和施氮对水稻收获后根际沉积碳的去向仍有影响，施氮会增加根际沉积碳的矿化损失，而CO2浓度加倍的影响则相反；CO2浓度和施氮对粉黏土组分的根际沉积碳去向影响最小，而对微团聚体影响最大。

来源：土壤生态学快报SEL公号（2021年1月14日）

RESEARCH ARTICLE

Legacy effect of elevated CO2 and N fertilization on mineralization and retention of rice (Oryza sativa L.) rhizodeposit-C in paddy soil aggregates

Yuhong Li, Hongzhao Yuan, Anlei Chen, Mouliang Xiao, Yangwu Deng, Rongzhong Ye, Zhenke Zhu, Kazuyuki Inubushi, Jinshui Wu, Tida Ge

Soil Ecology Letters,

doi:10.1007/s42832-020-0066-y.

论文链接：http://journal.hep.com.cn/sel

稻田具有巨大固碳潜力，水稻根际沉积物是水稻土重要的有机碳源，地下有机碳输入约26%来源于水稻根际沉积碳。因此，水稻根际沉积物的矿化与周转对研究稻田土壤碳固定与碳循环至关重要。水稻生长季节的气候环境和人为管理等因素会影响根际沉积碳的数量和质量及其矿化和周转。然而，目前鲜有文章关注水稻收获后的残留根际沉积碳的去向及其对水稻种植时期环境和人为因素的响应。因此本研究利用¹³C稳定同位素标记技术，研究了水稻生育期二氧化碳升高和氮肥施用对收获后土壤团聚体中根际沉积碳的去向的影响。

本研究采用室内盆栽试验结合稳定同位素连续标记技术，首先对水稻土根际沉积碳进行标记。在水稻种植期间设置了大气CO₂浓度和氮肥两个因素，在水稻种植培养箱内设置了两个CO₂浓度处理，分别是常规大气CO₂浓度400ppm和加倍浓度800ppm，同时设置了施氮（100 mg N kg^-1即225 kg N ha^-1）和不施氮两个氮肥处理。在水稻生长的分蘖期和拔节期对培养箱内CO₂进行¹³C标记，丰度为2.8 atom% ¹³C。水稻成熟收获后，收集土壤，用湿筛方法将土壤分成大团聚体(>250 µm)、微团聚体(53–250 µm)和粉黏土颗粒(<53 µm)三个组分，分别在淹水条件下培养100天。培养期间对CO₂排放和¹³C标记的根际沉积碳在土壤DOC、MBC和SOC等碳组分中的分配进行监测。

摘要概念图

结果显示，培养开始前，采集的施氮处理的土壤微团聚体中根际沉积¹³C含量比不施氮处理低65%；CO₂浓度加倍处理的土壤各团聚体和颗粒组分的根际沉积¹³C含量比常规浓度处理高10%–80%。培养后，施氮土壤的微团聚体中根际沉积¹³C矿化为¹³CO₂的比例比不施氮土壤高3%–9%，转化为¹³C-MBC的比例比不施氮土壤高9%–16%，但是转化为SOC的比例比不施氮土壤低。CO₂浓度加倍处理的¹³CO₂累积排放量小于常规浓度处理，尤其在施氮情况下，但是粉黏土组分除外。CO₂浓度加倍处理根际沉积¹³C向MBC转化的比例小于常规浓度处理，而向SOC分配的比例更高，且该差异最高可达23%。但CO₂浓度对粉黏土组分中根际沉积¹³C分配的影响很小。综上，水稻种植期CO₂浓度和施氮对水稻收获后根际沉积碳的去向仍有影响，施氮会增加根际沉积碳的矿化损失，而CO₂浓度加倍的影响则相反；CO₂浓度和施氮对粉黏土组分的根际沉积碳去向影响最小，而对微团聚体影响最大。这项研究有利于深化对水稻土碳固定和碳排放的认识，推动农田生态系统碳循环过程的研究。