近日，由中国科学院亚热带农业生态研究所吴金水研究员领衔的农业生态过程方向研究团队在稻田土壤碳同化功能微生物对水分管理和施磷的响应研究中取得新进展。
磷素是水稻生长的限制因子，由于我国南方红壤普遍缺磷，磷肥被大量施用用以提升土壤肥力和增加水稻产量。作为培肥地力的重要措施，磷肥施用对土壤生态环境产生了极为重要的影响。施用磷肥后，磷素的转化和利用易受土壤水分条件的影响。因此，水分管理也可以通过间接影响土壤养分转化过程来改变土壤微生物区系。土壤碳同化功能微生物在推动土壤碳循环过程方面发挥着重要作用。然而目前仍然缺乏有关水分管理和施磷对碳同化功能微生物影响的研究。
基于此，该团队利用Q-PCR技术，定量研究了干湿交替和持续淹水两种水分管理方式下，水稻根际和非根际土壤自养微生物碳同化过程中的关键功能基因（cbbL、cbbM、accA和aclB）丰度对施磷的响应。结果发现，持续淹水条件下，施磷提高了水稻根际和非根际土壤中碳同化功能微生物丰度；而在干湿交替条件下，施磷后水稻根际土壤中碳同化功能微生物丰度增加，而非根际土壤中碳同化功能微生物丰度降低（图1）。碳同化功能微生物丰度对施磷的响应主要受到水分管理方式的影响，根际效应的影响并不显著（图1）。因此，持续淹水条件下施磷管理能促进土壤碳同化功能微生物的生长，可能更有利于土壤碳固定。该研究结果可为制定合理的农业管理措施提供科学参考。
该研究近期以Irrigation management and phosphorus addition alter the abundance of carbon dioxide-fixing autotrophs in phosphorus-limited paddy soil为题，发表在FEMs Microbiology Ecology上。该研究得到了国家自然科学基金委、国家重点研发专项和中国科学院亚热带农业生态研究所青年创新团队等项目的资助。
图1 水分管理、磷肥施用和根际效应对碳同化功能微生物的影响