外源碳水化合物在土壤中的转化过程与稳定机制

碳水化合物是土壤微生物的主要碳源和能源物质，其循环和稳定对维持土壤肥力功能和环境功能具有重要意义。本项目拟采集质地不同、有机质水平相近及质地相同、因有机无机肥长期施用形成的不同肥力水平的土壤，通过外加13C-碳水化合物建立培养实验，利用土壤组分分组技术，研究13C-碳水化合物在团聚体层级中的动态变化规律，揭示土壤团聚作用对外源碳水化合物的保护机制；利用稳定同位素质谱和磷脂脂肪酸相结合的方法，分析驱动外源碳水化合物转化的关键微生物过程；利用单体碳同位素技术，研究腐殖质中碳水化合物源碳组成的动态变化，解析腐殖化对碳水化合物源碳截留的效率及关键控制因素，揭示外源碳水化合物在土壤中转化与稳定机制，剖析质地、施肥对外源碳水化合物转化的影响机理，为土壤肥力调控、碳汇潜力提升等对策的制定提供理论依据。

碳水化合物是土壤微生物的主要碳源和能源物质，其循环和稳定对维持土壤肥力功能和环境功能具有重要意义。本项目按照计划，通过三年的研究工作，已完成项目计划内容，取得了预期的研究成果。通过外加13C-碳水化合物建立培养实验，利用土壤组分分组技术，研究了13C-碳水化合物在团聚体层级中的动态变化规律，揭示了土壤团聚作用对外源碳水化合物的保护机制；利用稳定同位素质谱和磷脂脂肪酸相结合的方法，揭示了驱动外源碳水化合物转化的关键微生物过程，评估了团聚体保护、微生物同化对碳水化合物源碳稳定的贡献；同时也阐明了长期肥料施用影响外源碳水化合物转化与稳定的微生物学机理。结果表明：土壤肥力水平越高，对外源碳水化合物源碳的截留能力越强，碳水化合物源碳的稳定主要通过团聚体的物理化学保护，同化作用本身对碳水化合物源碳的稳定作用很小，但是同化产物更易于在团聚体层级稳定，其中非结构碳水化合物主要通过与粉砂组分结合从而稳定存留，而纤维素主要通过大团聚体的物理保护稳定存留。另一方面，截留在粉砂组分中的碳水化合物源碳对大团聚体形成有显著作用，而长期施用有机肥主要通过团聚体组成的改变而改变微生物群落结构，从而影响葡萄糖源13C在土壤中的残留率。上述研究成果以研究论文形式提交，已发表论文4篇，其中SCI论文3篇，另有研究论文2篇已投稿至SCI源刊、审稿中。这些研究结果可为土壤肥力调控、碳汇潜力提升等对策的制定提供理论依据。