不同氧气条件下水稻土有机碳矿化机制模型图  李宇虹供图

稻田土壤具有巨大的固碳潜力，而有机碳矿化是决定土壤固碳效率的关键过程。近日，中国科学院亚热带农业生态研究所（以下简称亚热带生态所）研究员吴金水团队通过室内培养试验发现， “调节阀”机制对水稻土有机碳矿化的调控由氧气条件决定。相关研究成果发表于《土壤生物学与生物化学》。

针对土壤有机质矿化速率不受微生物生物量控制这一现象，有学者提出“调节阀”假说：惰性有机碳向活性有机碳的转化（K1）和活性碳的微生物利用过程（K2）共同组成土壤有机碳的矿化过程，由于土壤是碳限制生境，K1则是有机碳矿化的限速步骤，即“调节阀”。

有机碳矿化的“调节阀”机制已在旱地土中得到验证，然而，这一假说是否适用于水稻土、水稻土中的“调节阀”有哪些，目前尚不明确。

吴金水团队通过氯仿熏蒸，获得了具有微生物生物量梯度的水稻土，并设置了好氧—缺氧交替（干湿交替）、缺氧（持续淹水）和厌氧（淹水配合氮气置换顶空空气）三种田间水稻土会经历的氧气条件。78天的培养试验结果显示，氧气充足时，碳源可利用性是水稻土有机碳矿化的唯一限速因子，“调节阀”机制起关键作用；氧气受限时，“调节阀”机制的作用有所削弱，微生物生物量、电子受体和碳源供应共同决定了水稻土有机碳的矿化速率。

亚热带生态所研究员葛体达告诉《中国科学报》：“研究结果从土壤有机碳矿化的‘调节阀’角度进一步丰富了稻田土壤有机碳积累的内在生物化学机理，可为水稻土增碳及质量提升提供重要的科学基础。”

相关论文信息：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071720304028