国内土壤科研进展

来源：土壤观察

导  读

在土壤N2排放通量方面取得进展；我国东部四个气候带水稻土中微生物残留物对有机碳积累的贡献研究取得新进展。

根据中科院、中科院亚热带农业生态研究所等单位网站近期相关报道整理

遗传发育所农业资源中心在土壤N2排放通量方面取得进展

土壤N2排放是指活性氮在微生物的作用下转化为惰性N2的过程。这一过程在生态系统氮循环中具有重要作用，关系到活性氮的最终归趋与生态系统的氮素平衡。对于农业生态系统来说，土壤N2排放主要与氮肥损失及温室气体N2O的排放密切相关。由于大气中的N2浓度很高（体积浓度约78%），在如此高的N2背景浓度下准确测定土壤N2排放通量一直是国际土壤学领域的难题。相对于土壤氮素循环的其他环节，N2排放方面的研究还十分薄弱。

中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心胡春胜课题组运用前期研发的原状土柱-双密闭-直接定量N2法，在接近大田原位条件下测定了华北平原典型农田的N2与N2O通量及其对季节与施氮水平的响应规律，结果表明：随着施肥量升高，N2年累积排放通量为8.3-24.7 kg N ha-1yr-1， N2O年累积排放量为0.44-2.23 kg N ha-1 yr-1，但是N2:N2O排放比却是21-10。说明N2是反硝化氮损失的主要产物，且过高的氮肥施用导致更大比例的氮肥以温室N2O的形式排放到大气之中。调控N2排放的主要环境因素是土壤温度、NO3-和DOC含量，而调控N2:N2O比例的主要环境因素是NO3-含量、NH4+含量和土壤温度。上述研究结果为闭合生态系统氮循环、降低农田土壤氮损失与温室气体排放提供了新的理论依据与数据支撑。

以上研究结果已在土壤学期刊Biology and Fertility of Soils上发表。胡春胜为论文通讯作者，博士生陈拓为论文第一作者，遗传发育所农业资源中心为第一完成单位。该论文得到国家自然科学基金重点项目（41530859）的资助。

遗传发育所农业资源中心在土壤N2排放通量方面取得进展

我国东部四个气候带水稻土中微生物残留物对有机碳积累的贡献研究取得新进展

文/夏银行

微生物可以通过合成代谢作用将不稳定的有机碳转化为自身细胞组成，通过细胞的生长和死亡过程最终以微生物残留物形式对稳定有机碳库有重要贡献，但真菌和细菌残留物在此过程中的贡献随气候带的改变不清楚。我国水稻土从北向南跨越中温带、暖温带、亚热带和热带四个气候区，不同气候区耕作强度和气候条件差别巨大，微生物残留物（真菌和细菌）对有机碳积累的贡献对不同气候区的响应特征对解释大尺度上水稻土固碳机制有重要科学意义。

基于此，中国科学院亚热带农业生态研究所苏以荣研究员团队随机采集了中温带、暖温带、亚热带和热带四个气候区的水稻土，研究了水稻土中真菌和细菌残留物对有机碳积累的贡献。结果表明，水稻土中微生物残留物以真菌残留物为主。真菌残留物对有机碳积累的贡献在四个气候区无显著差异，而总微生物残留物和细菌残留物对有机碳的贡献在较湿热地区（亚热带和热带）显著高于较干冷地区（中温带和暖温带）（图1）。进一步分析表明，真菌和细菌残留物对有机碳积累的差异取决于它们对气候条件（温度和降雨）的响应。对于真菌而言，从中国北方向南方因温度升高和降雨增加使土壤pH降低，低土壤pH促进真菌生长，而温度升高和降雨增加抑制真菌生长，两者相抵消使真菌残留物对有机碳的贡献对气候条件无响应。对于细菌而言，温度升高和降雨增加促进细菌生长，从而增加细菌残留物对有机碳积累的贡献（图2）。该研究结果表明尽管总微生物残留物主要来源于真菌残留物，但气候因子通过调节细菌残留物进而影响总微生物残留物对有机碳积累的贡献。此项研究强调了水稻土中真菌和细菌残留物对有机碳贡献在不同气候区的规律不一致，且细菌残留物积累由北向南的差异主导水稻土中微生物残留物对有机碳积累的贡献，其结果为解释我国水稻土固碳的微生物机制提供科学依据。

该项研究近期以题为Contrasting contribution of fungal and bacterial residues to organic carbon accumulation in paddy soils across eastern China发表在土壤学国际期刊Biology and Fertility of Soils上。该研究得到了国家自然科学基金(41671298, 41877035)，广西自然科学基金（2018GXNSFAA138020）和中国科学院亚热带农业生态研究所开放基金项目(ISA2017302) 的支持。

论文链接

https://link.springer.com/article/10.1007/s00374-019-01390-7

图1 四个气候带水稻土中总氨基糖（总残留物）、氨基葡萄糖（真菌残留物）和胞壁酸（细菌残留物）来源碳对有机碳积累的贡献

图2 基于结构方程模型的真菌和细菌残留物对有机碳的贡献与环境因子的关系