东北地理所“根际沉积碳”研究取得新进展

根际沉积碳是连接植物、土壤和微生物的纽带，根际沉积碳作为根际微生态系统中的物质流、能量流和信息流，具有十分重要的作用。根际沉积碳的空间分布直接调控着根际效应，同时受作物根系吸收水分和土壤团聚过程的影响。目前，有关根际沉积碳在土壤孔隙、团聚体中的分配及在根际中迁移还不清楚。为此，中国科学院东北地理与农业生态研究所土壤物质循环学科组副研究员乔云发等人，利用C3-C4转换研究方法，在中国科学院海伦农业生态实验站连作13年大豆C3土壤上种植C4作物玉米，采用田间13C-CO2脉冲标记方法，应用土壤当量孔径与土壤水吸力的关系，结合土壤水稳性团聚体；利用稳定性同位素质谱测定试验前后原土和各粒级水稳性团聚体SOC和δ13C丰度；利用压力膜仪获得不同土壤孔径内土壤水含量，接合同位素质谱测定不同孔径内土壤水的δ13C丰度；利用原状土柱方法模拟根际土壤，从而系统研究了玉米根际沉积碳在土壤孔隙、团聚体和根际迁移机制。

结果表明，土壤δ13C丰度由试验前−24.20±0.05‰增加为−23.80±0.05‰，并且不同粒级土壤团聚体的δ13C丰度也有不同程度的增加。虽然>0.25 mm各粒级土壤团聚体有机碳含量没有明显增加，但是，在>2 mm和1~2 mm粒级团聚体中有明显的δ13C (−23.17±0.12‰，−23.26±0.05‰) 富集信号。此外，根际沉积碳主要分布在2~20 μm土壤孔径当量内。根际沉积碳的空间分布可以延伸到距根14 mm区域。水平方向在距根6 mm，垂直方向在距根5mm，出现根际沉积碳信号最大值。这些结果表明，根际沉积碳或其代谢产物被土壤团聚体保护，根际有明显的迁移区域。在植物生长过程中，根际沉积调控土壤结构形成和土壤有机质的激发，这些调控机制需要进一步深入研究。

本研究受国家自然科学基金和中国科学院百人计划项目共同资助。

论文信息：Yunfa Qiao, Shujie Miao, Na Li, Xiaozeng Han*, Bin Zhang* (2014). Spatial distribution of rhizodeposit carbon of maize (Zea mays L.) in soil aggregates assessed by multiple pulse 13C labeling in the field，Plant and Soil 375:317–329。