亚热带生态所在我国稻田和旱地土壤总有机碳的微生物代谢特征研究中获进展

稻田是我国常见的农田类型，通常比相邻旱地具有更高的土壤有机碳和微生物残体碳含量。然而，稻田和旱地土壤有机碳的微生物代谢特征尚不清楚。因此，解析土壤微生物碳代谢对土地利用方式的响应，对设计适当的农田管理措施以提高土壤固碳能力至关重要。

中国科学院亚热带农业生态研究所流域农业环境研究中心研究员吴金水团队，在我国东部四个水稻分布气候区（中温带-黑土、暖温带-潮土、亚热带-红壤和热带-砖红壤）采用配对采样原则，随机采集了240对稻田和旱地表层土壤。科研团队在每个气候区随机选择10对稻田和旱地土壤加入18O-H2O进行短期培养，测定土壤总有机碳的微生物摄取、生长、呼吸和利用效率。结果表明，与寒冷气候区（中温带和暖温带）旱地相比，温暖气候区（亚热带和热带）旱地土壤的微生物生长效率更低、呼吸效率更高。这是由于温暖气候区土壤低pH值和高粘粒含量致使微生物碳代谢从生长向呼吸转变。然而，温暖气候区稻田土壤的微生物的生长和呼吸效率均显著低于寒冷气候区稻田，可能是由于长期淹水抑制了微生物碳代谢对土壤低pH值响应。四个气候区下，稻田较旱地土壤微生物碳摄取效率低，表明稻田土壤有机碳积累过程中微生物参与程度较低；与旱地土壤相比，稻田土壤微生物的生长效率更高、呼吸效率更低，使得稻田土壤微生物碳利用效率更高。稻田和旱地土壤微生物碳利用效率的差异与土壤有机碳和微生物残体碳的差异呈现显著正相关。在微生物碳代谢的角度，稻田较旱地土壤具有更高的有机碳含量，这是由于稻田土壤更弱的微生物碳摄取和更强的合成代谢。因此，强化微生物合成代谢、降低微生物分解代谢的农田管理措施是增加土壤固碳的重要手段。

相关研究成果以Higher microbial C use efficiency in paddy than in adjacent upland soils: evidence from continental scale为题，发表在《土壤和耕作研究》（Soil and Tillage Research）上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。

我国东部四个气候区稻田和旱地土壤微生物碳摄取、生长、呼吸和碳利用效率