土壤生物学和生物化学:揭示稻田温室气体排放的碳

资料来源：遗传发展研究所2022-02-02 08:12

稻田土壤有机碳密度普遍显著高于旱地土壤，因此有机碳矿化的加剧会向大气中释放大量温室气体CO2，进而影响全球气候变化。水稻根系表面通常会沉积一层无定形氧化铁(铁斑)。铁膜处于稻田交替的好氧/厌氧界面，铁膜中的铁主要以活性无定形氧化铁的形式存在，可被微生物利用。因此，铁在铁膜上的氧化还原过程可能与稻田有机碳的矿化过程相耦合。目前还不清楚。

稻田土壤有机碳密度普遍显著高于旱地土壤，因此有机碳矿化的加剧会向大气中释放大量温室气体CO2，进而影响全球气候变化。水稻根系表面通常会沉积一层无定形氧化铁(铁斑)。铁膜处于稻田交替的好氧/厌氧界面，铁膜中的铁主要以活性无定形氧化铁的形式存在，可被微生物利用。因此，铁在铁膜上的氧化还原过程可能与稻田有机碳的矿化过程相耦合。目前尚不清楚水稻根面铁膜是否显著影响稻田CO2排放，具体机理缺乏深入研究。

中国科学院发育生物学研究所农业资源研究中心研究员秦淑萍以典型水稻土为研究对象，找出了铁膜对稻田CO2排放速率、Fe-SOC浓度、微生物群落结构和碳分解/铁循环功能基因表达的影响。通过13C同位素标记等技术，阐明了铁膜对水稻土有机碳矿化的影响机制。研究发现，与不施铁膜的对照处理相比，根表铁膜诱导的水稻处理显著增加了CO2排放和土壤有机碳降解相关基因的表达水平。以上结果表明，水稻根系表面的铁膜促进了水稻土有机碳的微生物矿化。实验室实验表明，铁膜中的三价铁作为有机碳矿化的电子受体，加速了稻田有机碳的矿化过程，进而提高了稻田CO2的排放速率。该研究为深入了解稻田土壤有机碳矿化的微生物过程提供了新的视角，为减少稻田温室气体排放提供了新的理论依据。

相关研究成果发表在《土壤生物学与生物化学》杂志上，标题为《水稻根铁斑通过铁()还原耦合微生物呼吸增强微生物可利用有机碳的氧化》。该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发项目的资助；青年科学家计划。(100yiyao.com)

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