跨气候带尺度农田土壤有机碳形成途径与保护机制研究系列进展

2025-09-25 珠江流域草业环境深入分析主【大中小】

稻田和旱地作为我国两类最主要农业土地利用类型，同步分布于中国东部粮食主产区，并担负着我国大宗农产品生产的重任。稻田长期淹水耕作下土壤水分条件显著区别于旱地土壤，系统研究跨气候带尺度稻田和旱地土壤有机碳形成途径与保护机制，对我国东部粮食主产区耕地地力和土壤固碳减排管理均具有重要意义。亚热带农业生态所苏以荣研究员、陈香碧研究员团队，运用区域调研、生物标识物分析结合同位素示踪模拟试验，系统解析了我国东部跨气候带尺度稻田和旱地土壤有机碳积累差异、形成途径及其内在机理。近5年来，发表SCI论文9篇，包括Global Change Biology、Biology and Fertility of Soils、Agriculture,Ecosystems and Environment、Soil and Tillage Research、Catena、Journal of Soils and Sediments、European Journal of Soil Science等期刊。

进展一：明确了长期农业利用塑造的土壤碳氮磷含量和计量比特征

通过大样本量研究，遇到国家东南部三个气象带交界稻田、旱地和耕地类表面泥土C、N、P的量和计量检定比成绩具体分析不同的成绩：与交界耕地类相较于，长期性旱地凭借减低C量、加剧P量，产生C:N、C:P和N:P减低；稻田较耕地类C、N、P量均加剧，但N、P加剧增长幅度优于C，造成C:N、C:P减低；南方城市比中原中北部对农牧业凭借的崩溃更明显。空间尺寸上泥土重元素规定法则：三个空间旱地均表显出的C、N规定和P含有，亚热带气候耕地类成绩为P规定，暖温带中北部C、N规定（图1）。

图1 十二个天气区环境碳氮磷赋存的规律

进展二：阐明了稻田和旱地土壤有机碳的来源和稳定性规律，揭示了稻田比旱地土壤具有强有机碳积累能力的微生物学机理

定性分析以下气侯带240对邻边稻田和旱地土地有机会物会化学碳水分含量，看到稻田土地有机会物会化学碳掌握了的效率比邻边旱地土地高39%~127%，且以亚亚热带省市对比分析比较大，比较重点了所在区稻田土地强有力的固碳特性。进十步明确了四种土地中绿植的残体和微海洋生物技术学残渣物来原碳对一定有机会物会化学碳掌握了的重点贡献，看到持续稻作下土地掌握了的有机会物会化学碳以绿植的残体（33%~54%）不超微海洋生物技术学残渣物（28%~36%），而旱作下,以微海洋生物技术学残渣物（40%~59%）不超绿植的残体（19%~42%），且稻田土地中绿植的残体来原碳的次数是旱地土地的3.3倍，即稻田土地比较重点的碳固持特性归因于绿植的残体很多掌握了。因为此，搭配了稻田和旱地土地有机会物会化学碳建立经过的实际建模方法（图2）。

图2 稻田和旱地土壤结构有机质碳行成路经

机理论证：采用短期¹⁸O-H₂O示踪培养试验，监测土壤“老碳”的微生物代谢过程，发现：与旱地土壤相比，稻田土壤微生物的生长速率更高、呼吸速率更低，使得其土壤微生物碳利用效率更高。尽管如此，稻田较旱地土壤微生物对碳源的摄取效率低，表明稻田土壤有机碳转化和积累过程微生物参与程度较低。基于短期¹³C标记培养试验，监测微生物对“新碳”的合成代谢过程，发现：稻田土壤¹³C标记微生物活体碳含量是相邻旱地的38%~71%，进而引起稻田13C标记微生物残体碳含量是旱地的26%~55%，尤其是真菌残留物的含量远低于旱地土壤。因此，稻田较旱地土壤拥有更高的有机碳含量是由于其更弱的微生物碳摄取强度和代谢效率（图3）。

图3 稻田和旱地土壤结构微动物对碳源自动合成分解范畴图

进展三：从团聚体和矿物保护、微生物代谢角度，阐释了南方和北方农田土壤有机碳保护的差异机理

南边和东北地区天气气候经济条件、土地状态、耕种频点一定的差异无穷的，也许关系土地可挥发酸碳掌握更多的回国探亲体和矿产保养并且微生态学分解产生的过程。进行强度和粒级分级a组合实际在一起拉曼光谱示踪应力测试，出现：回国探亲体保养态可挥发酸碳对稻田和旱地全土可挥发酸碳掌握更多的突出功绩度从北到南削减；游走矿产组合实际在一起态可挥发酸碳的突出功绩度率呈依次扩大的趋势；微生态学残体碳对游走矿产组合实际在一起态可挥发酸碳的突出功绩度率从北到南扩大。由此，我国的东北部东北地区农耕地土地可挥发酸碳掌握更多受回国探亲体保养市场导向，南边受矿产保养市场导向，且东北地区微生态学分解分解产生对可挥发酸碳掌握更多的通过的程度弱于南边（图4）。

图4 华南地区和北边耕地土壤设计质设计碳守护规则论文题目连接：

【打印】【关闭】

附件下载：

##全国大圈纯出外围招聘

跨气候带尺度农田土壤有机碳形成途径与保护机制研究系列进展