不同水平外源碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征

作     者：王季斐 童瑶瑶 祝贞科 陈珊 邓扬悟 葛体达 吴金水 WANG Ji-fei;TONG Yao-yao;ZHU Zhen-ke;CHEN Shan;DENG Yang-wu;GE Ti-da;WU Jin-shui

作者机构：江西理工大学资源与环境工程学院赣州341000 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 中南林业科技大学环境科学与工程学院长沙410004 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2019年第40卷第2期

页      面：970-977页

核心收录：

学科分类：09[农学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51564023) 江西省自然科学基金项目(20114BAB213019) 江西省科技支撑计划项目(20151BBG70005) 江西理工大学2018年研究生创新基金项目 

主　　题：稻田土壤 碳转化 外源碳 微生物响应 土壤酶活性 

摘      要：外源碳会改变土壤有机质的转化以及土壤微生物的活性,不同水平的易利用有机碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征尚不明确.为阐释外源碳周转过程中的微生物响应特征,选取葡萄糖为典型易利用外源碳,采用13C稳定同位素标记技术,在室内模拟培养实验,基于土壤微生物生物量碳(MBC)设置不同水平葡萄糖碳(0×MBC、0. 5×MBC、1×MBC、3×MBC和5×MBC共5个MBC倍数梯度水平),明确其转化与分配规律;并利用96微孔酶标板荧光分析法,测定参与土壤碳转化过程关键酶纤维二糖水解酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(β-Glu)活性.结果表明,培养2 d时,葡萄糖碳(13C)占可溶性有机碳(13C-DOC)和土壤有机碳(13C-SOC)的比例与其添加量成显著正相关;向13C-MBC的分配在3×MBC处理时达到最大值(18. 96 mg·kg-1),随后降低;13C分配率主要与MBC、Olsen-P和DOC存在显著正相关关系. 60 d时,土壤13C-DOC、13C-MBC和13C-SOC显著下降,分别小于或等于0. 02、2和10 mg·kg-1;与CK相比,添加葡萄糖后CBH酶活性显著提高,其中3×MBC处理提高了22. 6倍,显著高于其它处理(P 0. 05);高量葡萄糖(3×MBC和5×MBC)添加促进了β-Glu酶活性,但促进效果随葡萄糖添加量的增加而减少; NH+4-N、p H、β-Glu和CBH成为13C分配率的主要影响因子.综上,外源碳向土壤有机碳的转化随添加量的增加而增加,改变了土壤酶活性,但微生物对外源碳的利用可能存在一个饱和阈值,饱和阈值之内,有机质的转化速率与添加量成正比;超出饱和阈值,有机质的转化速率反而变慢.因此,适量地添加外源碳有利于提高稻田土壤有机碳,优化作物生长环境质量.