水稻土微生物残留物对氮素的响应研究取得新进展
    2018-05-07      夏银行     字体大小[]

      微生物是土壤有机碳转化的重要参与者,其通过合成代谢作用将有机碳转化为自身细胞组成,待其死亡后以微生物残体形式在土壤中积累。其中,氨基糖是微生物细胞壁的重要组成部分,也是土壤稳定有机碳的重要来源。水稻土作为一种重要的碳汇场所。在淹水条件下,由于水中溶解氧的扩散作用,在水稻土表层形成一层约1cm深的含氧层,其较高的Eh、pH 和含水量, 可能造成它与下层(>1cm)的微生物种群、碳和氮的生物地球化学转化过程不同。

      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以13C-水稻秸秆为碳源,研究了水稻土0-1cm和1-5cm土层中微生物代谢产物(氨基糖)对氮素((NH4)2SO4)的响应过程。结果表明,添加无机氮能够显著增加0-1cm土层内微生物利用外源碳合成的氨基葡萄糖、氨基半乳糖和胞壁酸的含量,而在1-5cm土层中并没有类似结果。培养前期,微生物利用外源碳合成的氨基糖在1-5cm土层显著高于0-1cm的土层。其原因可能是,氧化层发生了氨氧化作用,使得1-5cm还原层的铵态氮含量高于0-1cm氧化层,而微生物在利用氮素的时候优先利用铵态氮而不是硝态氮,促使还原层氨基糖合成量比氧化层高。总氨基糖中真菌和细菌残留物的比值是12.5-14.6,而利用外源碳的真菌和细菌的残留物比值为1.0-1.7,说明真菌和细菌对外源有机碳分解的贡献相当,而对原有有机碳的转化则以真菌占主导。此项研究指出在水稻土中由于不同层次含氧量不同,造成微生物对碳氮的利用、转化与循环差异,其结果为稻田生态系统微生物残留物固碳的氮素调控提供科学基础。

      该项研究近期以题为Effect of nitrogen fertilization on the fate of rice residue-C in paddy soil depending on depth: 13C amino sugar analysis发表在土壤学国际期刊Biology and Fertility of Soils上。该研究得到了国家重点研发计划 (2016YFD0200106, 2017YFC0505503)、国家自然科学基金(41671298, 41430860),和中国科学院亚热带农业生态研究所青年创新团队项目(2017QNCXTD_GTD)的支持。

      论文链接

     

    图1 5天和100天时,水稻土中微生物利用外源碳生成的氨基糖对氮素添加的响应

     

      图2 5天和100天时,水稻土中微生物利用原有碳和外源碳生成的氨基葡萄糖(真菌来源)与胞壁酸的比值

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