來源：根據(jù)中國科學(xué)院網(wǎng)站、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所網(wǎng)站近期相關(guān)報(bào)道整理 水稻根際沉積碳的輸入和土壤固持對施氮的響應(yīng)研究獲進(jìn)展 水稻根際沉積碳是稻田土壤有機(jī)質(zhì)的重要來源，在土壤有機(jī)碳的固持與周轉(zhuǎn)過程中發(fā)揮重要作用，但由于其代謝周轉(zhuǎn)快，具有復(fù)雜性和多變性，盡管已有一些研究，但還不十分清楚這部分碳的命運(yùn)。 根際沉積碳的輸入受作物生長時(shí)期和施肥（如施氮）的影響較大。然而，不同生育期的碳同位素標(biāo)記的估算有可能使光合碳（通過根際沉積作用）輸入的估算出現(xiàn)較大偏差。而且，短時(shí)間脈沖標(biāo)記后的采樣分析也只能體現(xiàn)光合碳在水稻-土壤系統(tǒng)中分配的瞬時(shí)性，而不能反映水稻整個(gè)生長季光合碳對土壤碳庫的貢獻(xiàn)，進(jìn)而會導(dǎo)致在評估水稻在一個(gè)生長季內(nèi)光合碳向地下傳輸量時(shí)存在較大的偏差。 基于此，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所吳金水研究團(tuán)隊(duì)通過多生育期的碳同位素（13C-CO2）脈沖標(biāo)記技術(shù)（圖1），結(jié)合水稻的相對生長速率，對水稻整個(gè)生長季內(nèi)根際沉積碳的輸入進(jìn)行量化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，施氮使水稻光合碳在不同時(shí)期的輸入提高34-381%。其中進(jìn)入土壤中的光合碳提高0.9-1.9倍。然而，施氮對整個(gè)水稻生長季光合碳在土壤中的凈輸入量影響并不顯著，施氮和不施氮處理下，光合碳的凈輸入量分別為169和146 kg C ha-1。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，水稻光合碳的固持表現(xiàn)出了較強(qiáng)的根際效應(yīng)，施氮顯著提高了根際沉積碳在根際土壤中的分配，其凈輸入量約為不施氮處理的1.7倍（圖2）。隨后，研究人員進(jìn)一步通過水稻營養(yǎng)生長的盛期（拔節(jié)期）進(jìn)行13C-CO2脈沖標(biāo)記，通過動態(tài)采樣擬合，以量化水稻光合碳輸入后的去向以及日均分配量。結(jié)果表明，盡管施氮提高了光合碳的初始輸入量，但是其呼吸損失量達(dá)不施氮處理的1.5倍。同時(shí)，其根系分泌物的輸入量也顯著高于不施氮處理，而根系分泌物較易被微生物利用。可能由于微生物對新鮮碳源周轉(zhuǎn)速率的增加，盡管施氮提高了根際沉積碳的輸入，然而其最終的截留量（2.1 mg C m-2 d-1）卻稍低于不施氮處理（2.7 mg C m-2 d-1）（圖3）。這些結(jié)果對于揭示陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)及優(yōu)化稻田土壤有機(jī)碳管理具有重要意義。 上述研究近期以Nitrogen fertilization alters the distribution and fates of photosynthesized carbon in rice–soil systems: a 13C-CO2 pulse labeling study 和Effect of nitrogen fertilizer on rice photosynthate allocation and Carbon input in paddy soil 為題分別發(fā)表在Plant and Soil 和European Journal of Soil Science上。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、亞熱帶生態(tài)所青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等資助。 論文鏈接： 1 https://link./article/10.1007/s11104-019-04030-z 2 https://onlinelibrary./doi/10.1111/ejss.12811 圖1 水稻多生育期的碳同位素（13C-CO2）脈沖標(biāo)記技術(shù) 圖2 水稻整個(gè)生長季內(nèi)光合碳在植株-土壤系統(tǒng)中的分配量 圖3 水稻光合碳在植株-土壤系統(tǒng)中的日均分配量 版納植物園揭示膠林復(fù)合系統(tǒng)土壤細(xì)菌群落動態(tài)特征及其驅(qū)動因子 土地利用變化是影響土壤微生物多樣性的重要因素之一。農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)作為一種特殊的土地利用方式，目前關(guān)于其構(gòu)建對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性影響方面的研究仍較少，且已有研究多基于單次的表層土壤采樣，以致其結(jié)論并不一致。因此，亟需開展基于多因素的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)構(gòu)建對土壤細(xì)菌群落動態(tài)響應(yīng)的相關(guān)研究。 中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)研究組副研究員劉成剛等從時(shí)間（季節(jié)）和空間（土壤深度）尺度上，綜合分析了幼林和成熟橡膠林間作多年生固氮植物后對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響及其驅(qū)動因子。結(jié)果表明，Acidobacteria、Proteobacteria、Actinobacteria及Chloroflexi 是膠林復(fù)合系統(tǒng)中最為主要的細(xì)菌類群，而Kitasatospora、Streptomyces、Nitrospira、Bacillus及Pseudomonas 是其中的關(guān)鍵屬。管理方式、林齡和季節(jié)顯著影響了細(xì)菌群落的組成和結(jié)構(gòu)特征，其中林齡影響效果最為顯著，但三者交互作用甚微。與同齡橡膠純林相比，幼林間作雖然降低了土壤細(xì)菌豐度，但是維持了群落多樣性（物種豐富度、均勻度、多樣性及系統(tǒng)發(fā)育指數(shù)），特別在0-5厘米和5-30 厘米兩個(gè)土壤層次上表現(xiàn)更為突出；而成熟林間作不僅保持了細(xì)菌豐度，同時(shí)也提高了多樣性水平。此外，由于土壤理化特性的時(shí)間和空間異質(zhì)性，膠林復(fù)合系統(tǒng)中的細(xì)菌群落表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化和垂直分布。土壤酸堿度（pH）、有效磷和可溶性有機(jī)氮是細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的主要驅(qū)動因素。綜上所述，該研究認(rèn)為構(gòu)建人為干擾相對較少的膠林復(fù)合系統(tǒng)，特別是基于橡膠成熟林，是一種可行的管理措施，它能夠通過更多凋落物和根系的分解作用來減輕橡膠純林造成的土地退化（如土壤酸化和養(yǎng)分貧瘠等）對細(xì)菌群落的負(fù)面影響。同時(shí)，研究還建議可適量施用石灰來調(diào)節(jié)酸性土壤的酸堿度（pH）以維持細(xì)菌生長的最佳條件。然而，細(xì)菌群落的季節(jié)變化是否會影響乳膠產(chǎn)量目前尚不清楚。雖然微生物群落存在一定的可預(yù)測性，但還需進(jìn)一步探究土壤微生物調(diào)節(jié)的養(yǎng)分循環(huán)過程與膠林復(fù)合系統(tǒng)生產(chǎn)力的關(guān)系。另外，該研究還強(qiáng)調(diào)了在探索全球變化背景下農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中土壤微生物群落的重要性時(shí)應(yīng)充分考慮多重因素的影響。 相關(guān)結(jié)果以Drivers of soil bacterial community structure and diversity in tropical agroforestry systems為題，發(fā)表在Agriculture, Ecosystems & Environment上。該研究得到國家自然科學(xué)基金(31600507)、中科院西部青年學(xué)者B類、云南省自然科學(xué)基金 (2018FB042, 2016FA047)、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(2019388)以及中科院重點(diǎn)部署項(xiàng)目(KFZD-SW-312)等的資助。 論文鏈接 https://www./science/article/pii/S0167880919300738?dgcid=author 管理和季節(jié)變化對不同土層細(xì)菌類群的影響 中國農(nóng)科院資源所提出農(nóng)田穩(wěn)產(chǎn)減排技術(shù) 實(shí)現(xiàn)“生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益”雙贏 近期，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所“碳氮循環(huán)與面源污染”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)王立剛研究員研究小組提出了表征生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益平衡關(guān)系的關(guān)鍵指標(biāo)，以系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)來體現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所支付的溫室氣體排放成本，從而實(shí)現(xiàn)從區(qū)域或點(diǎn)位不同層面確定合理的農(nóng)業(yè)管理措施，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏，該成果也為評價(jià)不同管理措施的減排效果與農(nóng)民可接受程度提供了理論依據(jù)，相關(guān)的研究成果在線發(fā)表在《Journal of Cleaner Production》上。 本研究以華北地區(qū)典型糧食/露地蔬菜—冬小麥/大蔥套作系統(tǒng)為研究對象，通過多年田間原位觀測試驗(yàn)，探究氮肥管理措施、有機(jī)肥替代與秸稈還田對于溫室氣體排放和凈經(jīng)濟(jì)效益的綜合影響。研究提出在減少氮肥施用量的同時(shí)，將部分小麥秸稈還田或施用有機(jī)肥相結(jié)合的農(nóng)田管理措施有利于提高冬小麥/大蔥套作作物產(chǎn)量、增加經(jīng)濟(jì)收益和降低溫室氣體排放強(qiáng)度。系統(tǒng)研究了作物整個(gè)生命周期生產(chǎn)過程中溫室氣體排放過程和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌考慮了減排措施對于作物產(chǎn)量以及農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收益所造成的影響。并指出農(nóng)民收益是驅(qū)動農(nóng)民改變傳統(tǒng)田間管理方式的主要因素，也是減排措施成功推廣的關(guān)鍵。因此，定位溫室氣體排放的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、實(shí)施低成本的減排措施，既可以保障產(chǎn)量，還可以兼顧經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效應(yīng)。 該研究得到了 “十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和創(chuàng)新工程的資助。 原文鏈接 https://www./science/article/pii/S095965261833138X 薦 書 |
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