科研进展

亚热带生态所在水稻根际激发效应研究获新进展

  

  由中国科学院亚热带农业生态研究所吴金水研究员领衔的农业生态过程方向研究团队,近日在水稻根际激发效应方面研究中获新进展。 

  根际激发效应是指根际活动造成土壤有机质分解速率改变的现象,是调控土壤碳氮循环的重要机制,是土壤学研究的热点之一。目前,国际上在根际激发效应方面开展了大量研究,但是这些研究都是基于旱地作物开展的,针对淹水环境条件下的水稻根际激发效应的过程与机制,尤其是甲烷排放过程的根际激发效应还缺乏研究。 

  为了探究水稻根际碳氮周转特征,揭示稻作系统地下部土壤碳氮循环的过程与机制,该团队发明了一种能够有效采集水稻根际CO2 CH4释放的装置(国家发明专利 ZL201510242495.3),采用13C稳定性同位素连续标记技术,量化了不同施肥条件下,水稻生长过程中CO2 CH4释放的根际激发效应。结果表明,水稻生长过程中根际分泌物输入的量与速率影响CO2释放的根际激发效应的方向,其在水稻生长前期(40天以前)表现为负激发效应,在水稻生长后期(52天以后)表现为正激发效应;而 CH4释放的根际激发效应在整个水稻生育期都表现为正激发效应,表明水稻生长过程中促进了土壤有机质分解转化为 CH4。氮素是水稻和根际微生物的重要养分元素,氮肥施用有效减缓了水稻根际氮素受限,满足了微生物对养分的计量学需求,因而降低了微生物因养分需求而对土壤有机质的分解矿化作用,从而减弱了CO2 CH4释放的根际激发效应。因此,土壤肥力和根系分泌物的输入影响着土壤原有有机质的分解与转化,优化稻田肥力输入和田间管理对于维持稻田土壤生产力、减缓温室气体排放具有重要意义。 

  该研究成果近期以题为Rice rhizodeposits a?ect organic matter priming in paddy soil: The role of N fertilization and plant growth for enzyme activities, CO2 and  CH4 emissions发表在Soil Biology and Biochemistry上。该研究得到了中国科学院亚热带农业生态研究所公共技术服务中心的大力支持以及该所青年创新团队项目的资助,也得到了国家自然科学基金、国家重点研发专项、高端外国专家项目等的资助。