東北地理所在大豆殘體碳對黑土有機碳庫的量化貢獻研究上取得重要進展
東北黑土自然肥力較高，土壤理化性質(zhì)好，是我國主要的商品糧產(chǎn)區(qū)，但由于長期的過度墾殖和不良的經(jīng)營管理方式，黑土土壤質(zhì)量下降，有機質(zhì)含量降低，影響土壤團聚體的形成，對該地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性產(chǎn)生不利影響。秸稈還田是維持土壤有機碳含量的重要手段，秸稈碳在腐解過程中向不同土壤有機碳庫的轉(zhuǎn)化會顯著影響土壤有機碳的平衡和穩(wěn)定性，而且不同植株部位由于組織結(jié)構(gòu)的差異，會導(dǎo)致植株殘體碳在土壤中的轉(zhuǎn)化存在差異。
為此，東北地理所農(nóng)田分子生態(tài)學(xué)科組連騰祥博士和金劍研究員應(yīng)用同位素標(biāo)記技術(shù)對13C標(biāo)定后的大豆葉片、莖稈和根系進行了腐解過程試驗，解析了不同殘體碳腐解后在土壤有機碳各組分及其在土壤微生物間的分配規(guī)律，量化解析了新鮮植物殘體碳對土壤結(jié)構(gòu)性碳（土壤有機碳）的貢獻。經(jīng)過150天的示蹤培養(yǎng)試驗發(fā)現(xiàn)，葉片的分解率最高，累積呼吸較莖稈和根分別高30%和40%；微生物生物量碳和可溶性碳也有類似的趨勢；殘體有機碳對粗顆粒有機碳、細(xì)顆粒有機碳以及礦物相關(guān)有機碳的貢獻呈現(xiàn)遞減趨勢，且不同殘體顯著影響殘體有機碳向各土壤有機碳庫的轉(zhuǎn)化，順序為根>莖>葉；根殘體中的碳向土壤顆粒有機碳中轉(zhuǎn)運更多的碳，在穩(wěn)定土壤碳庫方面發(fā)揮重要作用。該研究結(jié)果為黑土區(qū)的秸稈還田策略和未來殘體碳轉(zhuǎn)化機制研究具有重要的指導(dǎo)作用，同時也對土壤生產(chǎn)力的可持續(xù)性和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要的理論意義。
此研究工作得到國家自然科學(xué)基金（41271261, 41201247）資助。研究結(jié)果在線發(fā)表在最新出版的國際期刊Biology and Fertility of Soils(2016, 52:331–339）。
論文鏈接: http://link.springer.com/article/10.1007/s00374-015-1080-6
圖1 植物殘體（葉片，莖稈，根）在土壤中的腐解速率
圖2 150天培養(yǎng)時間內(nèi)不同殘體加入土壤后的累加呼吸
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