水稻根际土壤团聚体中有机碳的分布和转化

根际过程对土壤肥力形成及生态系统物质循环有重要影响，是近年来该领域研究的前沿热点。探明根际土壤有机碳的分布和转化过程特性，对深入认识作物驱动的土壤有机碳形成演变规律有重要的理论和实践意义。本项目选择红壤区典型的水稻土类型，通过布置田间定位观测试验和不同施肥处理的小区试验，结合室内培育及盆栽试验的示踪分析，研究水稻生长过程中根际和非根际土壤的团聚体粒级分布和各粒级团聚体中有机碳的含量组成特性变化，揭示光合产物碳在根际土壤团聚体中的分配和转化过程机制，阐明不同施肥处理对根际土壤团聚体中有机碳周转特性的影响。为深入认识农田土壤有机质的形成机理和演变规律、制订保持农田生态系统可持续发展的科学管理措施提供理论依据和技术参考。

根际是作物、土壤和微生物相互作用非常活跃的复杂区域，研究土壤有机碳和光合产物碳在根际土壤团聚体中的分布和转化，揭示稻田生态系统土壤有机碳形成和转化的内在机制，将有可能在农田土壤有机质形成机理方面带来全新的认识。本项目选择红壤区典型的水稻土类型，通过室内培育及盆栽试验的示踪分析和田间小区试验，研究水稻根际土壤团聚体的粒级分布和有机碳含量组成变化特点及不同施肥处理的影响，揭示土壤团聚体中光合产物碳的分配和转化过程机制。结果表明，水稻种植过程加快了大团聚体中易氧化有机碳的转化；连续水稻种植提高了根际土壤中＞2mm粒级团聚体含量和土壤团聚体的稳定性，促进了根际微团聚体中有机碳的积累，水稻生长对低肥力土壤根际有机碳的影响大于高肥力土壤。磷肥和有机肥的施用促进了>2 mm水稳性团聚体的形成，提高了各级团聚体有机碳氮、活性有机碳组分含量、酶活性和累积矿化量。光合13C主要分布在>0.25mm大团聚体中，0.25-1mm粒级比例最高。随着生育期的延长，大团聚体中累积光合13C比例降低，由分蘖期的90%降低到灌浆期的64%。低肥力土壤中光合碳优先进入大团聚体，高肥力土壤中光合碳均匀地进入各粒级团聚体中。低肥力土壤中（64.5%~69.1%）大团聚体光合13C比例显著高于高肥力土壤（51.6%~54.2%）。增施氮肥提高了光合13C在微团聚体中分配比例，施磷量主要影响>2mm和<0.053mm粒级光合13C的分配比例。根际沉积碳矿化率是土壤有机碳的1.9-3.2倍，大团聚体中转化更为迅速。增施氮肥提高了根际团聚体中光合13C矿化总量和矿化速率。大团聚体中PLFAs含量显著高于微团聚体，微生物生物量较高；微团聚体中PLFA单体13C相对丰度均高于大团聚体，进入微团聚体的光合碳结构更易于微生物利用。本项目研究结果对于深入认识作物驱动的土壤有机碳形成演变规律有重要意义。项目已累计发表SCI论文6篇，国内核心刊物论文13篇，培养毕业研究生6名，圆满完成了预期的各项目标。