水稻光合碳传输1107

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1、水稻光合碳的分配及其向地下的输入-14C连续标记法葛体达，聂三安，吴金水*中科院亚热带农业生态研究所江苏﹒南京2011-08-03报告提纲1研究背景2关键科学问题与研究方法4研究展望3主要研究结果水稻土具有突出的高生产力（平均产量比旱地高1.5倍）稻田生态系统是全球重要的碳汇（IPCC,1995;2007）1980~2010我国亚热带区域稻田土壤固碳潜力明显（Wu,EJSS，2011）1.1研究背景tones/habefore1970sPresent1980SuperriceDoublericeandchemicalfertilizersHigh-yieldv

2、ariations近50年来我国亚热带稻田生产力变化（WCSS,2010;EJSS,2011）1.2研究背景植物-土壤系统的碳传输过程机理？水稻光合同化碳向土壤碳库输入过程的量化？2.1关键科学问题Giardinaetal.(2002)2.2研究目的和意义探讨光合同化碳在作物-土壤-微生物系统中的分配，量化光合同化碳对土壤有机碳库各组分的贡献；揭示作物-土壤系统的碳传输过程，阐明碳固定的机理，深化土壤有机质积累的生物过程机理的科学认知2.3研究方法-14C标记水稻生长密闭培养箱Na2C14O3HClC14O2反应槽箱体两侧内壁为制冷器14C-CO2浓度:270

3、-350ppm；相对湿度：80-90%；温度(白天/晚上)：30/20℃光照时数及强度:12h,500mmol光子m-2s-1PAR2.4技术路线密闭系统模拟水稻生长的同位素标记（14C-CO2）试验水稻干物质14C-SOC14C-DOC14C-MBC14C在SOC组分中的分布水稻光合碳的分配及其向地下的输入不同（0-40mgNkg-1土）供氮水平亚热带区4种典型稻田土壤矿化特性光合碳输入3主要研究结果碳同位素（14C）连续示踪技术14C-SOC/水稻碳累积量(%)N01.1±0.2cN16.8±1.8bN26.0±0.8bN312.7±3.4a根际沉积效率1

4、4C-SOC水稻碳累积量=14C-SOC含量（mgkg-1）供氮水平施氮促进水稻光合同化碳的根际沉积作用14C-SOC/水稻碳累积量(%)P15.42±0.72aP24.89±0.45aP35.55±0.38aP45.62±0.80a不同土壤光合生产能力不同，而根际沉积效率相近不同土壤条件下，根际沉积效率为4.89~5.62%，各处理间差异不显著，这说明尽管不同土壤的光合生产能力不同（4.9~15.8g/plot），但根际沉积效率相近。量化水稻光合同化碳对土壤微生物量的贡献用碳同位素方法，定量分析水稻光合同化碳对土壤微生物量的贡献，发现光合产物向土壤微生物量快

5、速转移的现象，水稻种植80d后，其光合同化碳对微生物量的贡献约占总微生物量的12%。该研究证明了土壤微生物活动与植物光合作用的紧密关系，为量化水稻土微生物量的动态变化提供了理论基础。14C-CO2连续标记80d后，不同稻田土壤14C-SOC和14C-MBC含量揭示水稻光合同化碳在地上与地下碳库的分配规律植物光合同化碳在地上－地下部的分配规律是理解地上与地下（土壤）生命相互作用的关键，基本明确了水稻光合同化碳占水稻碳累积量、SOC、DOC和MBC的比例。该研究为全面理解水稻光合同化碳在“植物－土壤”系统不同碳库的循环转化提供了理论基础。土壤14C-SOC/水稻碳

6、累积量(%)14C-SOC/SOC(%)14C-DOC/DOC(%)14C-MBC/MBC(%)P15.42±0.72a0.73±0.09c6.72±0.65c1.70±0.15bP24.89±0.45a1.18±0.18b9.23±0.92b6.63±0.51aP35.55±0.38a1.99±0.17a14.64±1.11a7.19±0.64aP45.62±0.80a1.43±0.09b7.73±0.83c7.67±0.46a平均5.171.339.585.8014C-SOC与14C-MBC呈显著正相关水稻光合碳向土壤有机碳库输入的定量关系2-4%9-18

7、%78-80%14C-CO24-6%14C-SOC14C-DOC14C-MBC其他组分（SOC）典型稻田土壤25℃，100%相对湿度，黑暗条件下矿化实验。分别在5，10，20，40，60，80，100d测定14C-CO2和CO2。输入土壤的“新碳”的矿化动态及特征14C-CO2evolution(mgkg-1)水稻光合同化碳在土壤中易被矿化输入到土壤的光合碳/新碳的矿化特性水稻光合同化碳在土壤中易被矿化(16%/100d）水稻光合同化碳矿化累积量与收获时14C-SOC的比值光合同化碳的输入抑制了原有有机碳的矿化稻田土壤原有有机碳和新输入的光合碳的累积矿化量（1

8、00d）本研究发现：水稻光合碳易被土壤