近日，由中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所吳金水研究員領(lǐng)銜的農(nóng)業(yè)生態(tài)過(guò)程方向研究團(tuán)隊(duì)在稻田土壤碳同化功能微生物對(duì)水分管理和施磷的響應(yīng)研究中取得新進(jìn)展。
磷素是水稻生長(zhǎng)的限制因子，由于我國(guó)南方紅壤普遍缺磷，磷肥被大量施用用以提升土壤肥力和增加水稻產(chǎn)量。作為培肥地力的重要措施，磷肥施用對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了極為重要的影響。施用磷肥后，磷素的轉(zhuǎn)化和利用易受土壤水分條件的影響。因此，水分管理也可以通過(guò)間接影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化過(guò)程來(lái)改變土壤微生物區(qū)系。土壤碳同化功能微生物在推動(dòng)土壤碳循環(huán)過(guò)程方面發(fā)揮著重要作用。然而目前仍然缺乏有關(guān)水分管理和施磷對(duì)碳同化功能微生物影響的研究。
基于此，該團(tuán)隊(duì)利用Q-PCR技術(shù)，定量研究了干濕交替和持續(xù)淹水兩種水分管理方式下，水稻根際和非根際土壤自養(yǎng)微生物碳同化過(guò)程中的關(guān)鍵功能基因（cbbL、cbbM、accA和aclB）豐度對(duì)施磷的響應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，持續(xù)淹水條件下，施磷提高了水稻根際和非根際土壤中碳同化功能微生物豐度；而在干濕交替條件下，施磷后水稻根際土壤中碳同化功能微生物豐度增加，而非根際土壤中碳同化功能微生物豐度降低（圖1）。碳同化功能微生物豐度對(duì)施磷的響應(yīng)主要受到水分管理方式的影響，根際效應(yīng)的影響并不顯著（圖1）。因此，持續(xù)淹水條件下施磷管理能促進(jìn)土壤碳同化功能微生物的生長(zhǎng)，可能更有利于土壤碳固定。該研究結(jié)果可為制定合理的農(nóng)業(yè)管理措施提供科學(xué)參考。
該研究近期以Irrigation management and phosphorus addition alter the abundance of carbon dioxide-fixing autotrophs in phosphorus-limited paddy soil為題，發(fā)表在FEMs Microbiology Ecology上。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)和中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的資助。
圖1 水分管理、磷肥施用和根際效應(yīng)對(duì)碳同化功能微生物的影響