13C同位素技术在土壤有机碳研究中的应用.ppt

封丘有机无机肥施用长期定位试验 有机碳含量越高的土壤，越有利于外源活性有机碳累积 外源有机碳如何累积？ 1. 外源13C-葡萄糖在长期不同处理土壤中的残留率(30天培养) 28% 41% 53% (Zhang et al., 2013, Soil Biol Biochem) 不同施肥土壤原有有机碳来源CO2通量变化 培养开始最初7天，添加13C-葡萄糖并没有激发土壤中已有的有机碳的矿化 土壤中原有有机碳受激发产生的CO2通量在培养7天后迅速增加，并在培养后11天达到最大值，培养第15天后又逐渐增加 土壤有机碳净增加量 微生物对外源13C-有机碳的接力利用 微生物对外源13C-有机碳的接力利用 微生物对外源13C-有机碳的接力利用 机制：真菌和放线菌接力利用细菌的代谢产物，实现外源有机碳土壤有机质化 外源葡萄糖在土壤中逐步下降 而在团聚体中逐步增加 2、外源葡萄糖13C在土壤中的动态变化 外源葡萄糖13C快速进入团聚体中 外源葡萄糖13C在团聚体中的比例：CM NPK CK 外源葡萄糖13C在团聚体中的比例 外源有机碳首先进入大团聚体，然后向粉砂和粘粒组分动态迁移 粉砂比粘粒可能更为重要 外源有机碳13C在团聚体间迁移规律 (Zhang et al., 2015, Soil Tillage Research) (二).具体进展 对微生物群落结构的影响 长期施用有机肥降低了好氧菌/厌氧菌和真菌/细菌的比例，增加了G+/G-和sum cy/?7c:y的比例，改变了微生物群落结构 M/B G+/G- F/B 长期施肥对微生物群落结构的影响 有机肥和化肥NPK施用显著降低了好氧菌/厌氧菌和真菌/细菌比例 所有施肥处理均增加了G+/G-细菌和cy/w7c 好氧菌/厌氧菌 真菌/细菌 G+细菌/G-细菌 cy/w7c 外源13C如何在土壤和团聚体中存留？ 原始形态或者再合成物质？ 13C同位素示踪技术只是研究手段 如何利用该技术开展研究需要我们认真思考，提出好的研究思路 丁维新，张佳宝，孙 波 杨劲松，彭新华，赵炳梓 谢谢，敬请批评指正！ 植物入侵对团聚体质量的影响 (Zhang et al., Soil Biology Biochemistry, 2010, 42, 1712-1720) 0-10cm土层年累积C：213 kg C ha-1，全剖面(0-60cm)估计：～800 kg C ha-1，是农田(151)的4倍多，华南老林地(61)的10倍多 新增有机C (g C kg-1) 入侵年限 (年) C3植物(低C/N比) C4植物(高C/N比) 粉砂 粉砂 举例2. 生物质炭对土壤有机质分解的影响 我国粮食主产区土壤肥力状况 小麦 高产农田不足30%，70%属于中低产田 玉米 高 中 低 高效提升土壤有机质含量是我国农业面临的重大挑战之一 美国土壤有机碳含量 农田：2.20% 林地：12.41% 草地：2.59% 1.7-2.6% 中国土壤有机碳含量 农田—水田：1.56% 农田—旱地：0.96% 林地：2.61% 0.64% 2.20% 我国土壤有机质现状 生物质炭提高土壤有机碳含量，是否影响原有土壤有机碳？ 13C-biochar ?13CO2 自然丰度13C的biochar 高丰度13C标记的biochar 红薯-小麦长期轮作农田 The soil, with a ?13C value of -24.5?0.3‰ (SE) 玉米秸秆生物质炭 Biochar had a ?13C value of -11.9?0.2‰ (SE) 土壤和生物质炭性质 The experiment was carried out under laboratory incubation and included four treatments: no amendment (Control) biochar amendment (BC) inorganic N amendment (IN) combination of biochar and N amendments (BN). Soil CO2 effluxes and DOC content Abundance and community structure of microorganisms ?13C analysis of SOC, DOC and CO2 培养试验测定指标 试验设计 Calculation Soil CO2 efflux (Ftotal, mg C kg-1 h-1) was calculated as follows (van Zwieten et al., 2010): where C1 and C2 is the concentration