我國東部水稻土中微生物殘留物對有機碳積累的貢獻研究

　　微生物可以通過合成代謝作用將不穩定的有機碳轉化為自身細胞組成，通過細胞的生長和死亡過程最終以微生物殘留物形式對穩定有機碳庫有重要貢獻，但真菌和細菌殘留物在此過程中的貢獻隨氣候帶的改變不清楚。我國水稻土從北向南跨越中溫帶、暖溫帶、亞熱帶和熱帶四個氣候區，不同氣候區耕作強度和氣候條件差別巨大，微生物殘留物（真菌和細菌）對有機碳積累的貢獻對不同氣候區的響應特征對解釋大尺度上水稻土固碳機制有重要科學意義。

　　基于此，中國科學院亞熱帶農業生態研究所研究員蘇以榮團隊隨機采集了中溫帶、暖溫帶、亞熱帶和熱帶四個氣候區的水稻土，研究了水稻土中真菌和細菌殘留物對有機碳積累的貢獻。結果表明，水稻土中微生物殘留物以真菌殘留物為主。真菌殘留物對有機碳積累的貢獻在四個氣候區無顯著差異，而總微生物殘留物和細菌殘留物對有機碳的貢獻在較濕熱地區（亞熱帶和熱帶）顯著高于較干冷地區（中溫帶和暖溫帶）（圖1）。進一步分析表明，真菌和細菌殘留物對有機碳積累的差異取決于它們對氣候條件（溫度和降雨）的響應。對于真菌而言，從中國北方向南方因溫度升高和降雨增加使土壤pH降低，低土壤pH促進真菌生長，而溫度升高和降雨增加抑制真菌生長，兩者相抵消使真菌殘留物對有機碳的貢獻對氣候條件無響應。對于細菌而言，溫度升高和降雨增加促進細菌生長，從而增加細菌殘留物對有機碳積累的貢獻（圖2）。該研究結果表明盡管總微生物殘留物主要來源于真菌殘留物，但氣候因子通過調節細菌殘留物進而影響總微生物殘留物對有機碳積累的貢獻。此項研究強調了水稻土中真菌和細菌殘留物對有機碳貢獻在不同氣候區的規律不一致，且細菌殘留物積累由北向南的差異主導水稻土中微生物殘留物對有機碳積累的貢獻，其結果為解釋我國水稻土固碳的微生物機制提供科學依據。

　　該項研究近期以Contrasting contribution of fungal and bacterial residues to organic carbon accumulation in paddy soils across eastern China 為題發表于土壤學國際期刊Biology and Fertility of Soils。該研究得到國家自然科學基金(41671298, 41877035)、廣西自然科學基金（2018GXNSFAA138020）和亞熱帶生態所開放基金項目(ISA2017302)的支持。

圖1 四個氣候帶水稻土中總氨基糖（總殘留物）、氨基葡萄糖（真菌殘留物）和胞壁酸（細菌殘留物）來源碳對有機碳積累的貢獻

圖2 基于結構方程模型的真菌和細菌殘留物對有機碳的貢獻與環境因子的關系