由中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所吳金水研究員領銜的農(nóng)業(yè)生態(tài)過程方向研究團隊近日在水稻根際激發(fā)效應方面研究中獲新進展。
根際激發(fā)效應是指根際活動造成土壤有機質(zhì)分解速率改變的現(xiàn)象，是調(diào)控土壤碳氮循環(huán)的重要機制，是土壤學研究的熱點之一。目前，國際上在根際激發(fā)效應方面開展了大量研究，但是這些研究都是基于旱地作物開展的，針對淹水環(huán)境條件下的水稻根際激發(fā)效應的過程與機制，尤其是甲烷排放過程的根際激發(fā)效應還缺乏研究。
為了探究水稻根際碳氮周轉(zhuǎn)特征，揭示稻作系統(tǒng)地下部土壤碳氮循環(huán)的過程與機制，該團隊發(fā)明了一種能夠有效采集水稻根際CO2和CH4釋放的裝置（國家發(fā)明專利 ZL201510242495.3），采用13C穩(wěn)定性同位素連續(xù)標記技術(shù)，量化了不同施肥條件下，水稻生長過程中CO2和CH4釋放的根際激發(fā)效應。結(jié)果表明，水稻生長過程中根際分泌物輸入的量與速率影響CO2釋放的根際激發(fā)效應的方向，其在水稻生長前期（40天以前）表現(xiàn)為負激發(fā)效應，在水稻生長后期（52天以后）表現(xiàn)為正激發(fā)效應；而CH4釋放的根際激發(fā)效應在整個水稻生育期都表現(xiàn)為正激發(fā)效應，表明水稻生長過程中促進了土壤有機質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為CH4。氮素是水稻和根際微生物的重要養(yǎng)分元素，氮肥施用有效減緩了水稻根際氮素受限，滿足了微生物對養(yǎng)分的計量學需求，因而降低了微生物因養(yǎng)分需求而對土壤有機質(zhì)的分解礦化作用，從而減弱了CO2和CH4釋放的根際激發(fā)效應。因此，土壤肥力和根系分泌物的輸入影響著土壤原有有機質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化，優(yōu)化稻田肥力輸入和田間管理對于維持稻田土壤生產(chǎn)力、減緩溫室氣體排放具有重要意義。
該研究成果近期以題為Rice rhizodeposits a?ect organic matter priming in paddy soil: The role of N fertilization and plant growth for enzyme activities, CO2 and CH4 emissions發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry上。該研究得到了中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所公共技術(shù)服務中心的大力支持以及該所青年創(chuàng)新團隊項目的資助，也得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)專項、高端外國專家項目等的資助。
