亚热带典型水稻土物理化学组成分中有机碳的矿化稳定性研究

水稻土具有持续固碳的特点。前期研究认识到，水稻土可能存在有利于有机碳积累的特殊生物化学机制。本项目拟通过选取亚热带典型水稻土长期定位试验的土壤，采用室内模拟培养试验、13C核磁共振技术和14C标记同位素示踪技术，研究并阐明土壤物理化学组成分（水稳性团聚体、大分子腐殖质、有机无机复合体）中有机碳的矿化动力学特征及土壤活性碳组分的变化、新鲜有机物料的分解转化特点及其转化产物在土壤活性碳库中的分配，以及水稳性团聚体中大分子腐殖质和有机无机复合体的分子结构特征，揭示亚热带水稻土物理化学组成分中有机碳的矿化稳定性，探讨水稻土有机碳积累过程中的关键生物化学特性，进一步探明水稻土碳循环中的生物地球化学过程，丰富水稻土固碳机制的理论认识。

通过区域和景观单元采样，研究亚热带水稻土有机碳的现状、变化；应用室内模拟培养结合14C同位素示踪技术，探讨水稻土有机碳的矿化特征及其对温度的响应；采用红外光谱技术，分析水稻土有机质化学结构组分在有机质积累中的作用，揭示亚热带水稻土有机碳积累的生物地球化学机制。主要研究结果如下：.（1）近30年来所选亚热带地区10个典型县农田土壤固碳速率介于-0.04-0.29 t ha-1 yr-1，其中水稻土介于-0.16-0.34 t ha-1 yr-1，旱作土壤介于0-0.79 t ha-1 yr-1，绝大多数农田土壤固碳趋势明显。个别典型县的丢碳现象主要与该区域频繁的水稻土改为旱作土壤导致碳损失有关。红壤丘陵景观单元的研究也进一步证实，1933-2005年间，由水稻土转变为其他利用方式（主要为林地和茶园）共损失土壤碳10015 t，而其他利用方式转变为水稻土则增加土壤碳15372 t。.（2）虽然水稻土的微生物生物量和周转速率分别是旱作土壤的6倍和1.5-3倍，但是水稻土中新鲜有机物料的矿化率却比旱作土壤低3%，且有机物料分解过程中并未观测到明显的正激发效应，而旱作土壤的激发效应明显。160天培养期间，所选三种水稻土的CO2释放量依次为壤粘土>粉粘土>砂壤土。Q10值也是以壤粘土最高（2.36），其次为粉粘土（2.10），砂壤土最低（1.92）。但是土壤粘粒含量却是粉粘土>壤粘土>砂壤土。这说明粘粒含量并非土壤有机碳矿化与温度响应的主要控制因素，而是反映底物有效性的溶解性有机碳的作用较大。相对于其他两种土壤，粉粘土的活性碳库占SOC的比例最小（1.40%），但其Q10值却最大（6.33），说明粉粘土中被物理保护的有机碳对温度的敏感性更强，稳定性更低。.（3）长期不同施肥下水稻土表层土壤有机碳含量以有机无机肥配施处理最高，其中高量有机肥（HOM）、低量有机肥(LOM)和秸秆还田(STW)处理较对照（CK）分别增加了18.5%、12.9%和18.4%。与CK相比，施肥处理均增加了土壤有机质的化学抗性化合物组分（脂族性、芳香性）、碳水化合物以及有机硅化合物的官能团吸收强度，其中HOM、LOM、和STW处理最为明显。以烷烃类化合物为例，HOM、LOM和STW处理下其吸收强度较CK分别增加了87%、56%和81%。