稻田是我国最常见的农田类型，其通常比相邻的旱地拥有更高的土壤有机碳和微生物残体碳含量。然而，稻田和旱地土壤有机碳的微生物代谢特征尚不清楚。解析土壤微生物碳代谢对土地利用方式的响应对设计适当的农田管理措施以提高土壤固碳能力至关重要。
收割后的稻田。陈香碧 摄
中国科学院亚热带农业生态研究所流域农业环境研究中心研究员吴金水团队，在我国东部四个水稻分布气候区（中温带-黑土、暖温带-潮土、亚热带-红壤和热带-砖红壤）采用配对采样原则，随机采集了240对稻田和旱地表层土壤。其中，每个气候区随机选择10对稻田和旱地土壤加入氧18水进行短期培养，测定土壤总有机碳的微生物摄取、生长、呼吸和利用效率。
结果表明，与寒冷气候区（中温带和暖温带）旱地相比，温暖气候区（亚热带和热带）旱地土壤的微生物生长效率更低、且呼吸效率更高，这主要是由于温暖气候区土壤低pH值和高粘粒含量导致了微生物碳代谢从生长向呼吸转变。然而，温暖气候区稻田土壤微生物的生长和呼吸效率均显著低于寒冷气候区稻田，可能是由于长期淹水抑制了微生物碳代谢对土壤低pH值响应。
旱地。陈香碧 摄
四个气候区下，稻田较旱地土壤微生物碳摄取效率低，表明稻田土壤有机碳积累过程中微生物参与程度较低；与旱地土壤相比，稻田土壤微生物的生长效率更高、呼吸效率更低，使得其土壤微生物碳利用效率更高。稻田和旱地土壤微生物碳利用效率的差异与其土壤有机碳和微生物残体碳的差异呈现显著正相关。从微生物碳代谢的角度来看，稻田较旱地土壤拥有更高的有机碳含量是由于其更弱的微生物碳摄取和更强的合成代谢。
研究团队基于上述成果认为，强化微生物合成代谢、降低微生物分解代谢的农田管理措施是增加土壤固碳的重要手段。
该成果于9月20日在线发表于Soil and Tillage Research上。研究得到了“十四五”国家重点研发计划和国家自然科学基金的共同资助。（来源：中国科学报 王昊昊 段勋）
相关论文信息：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167198723002581
