稻田是地球上最大的人工濕地生態(tài)系統(tǒng)。同一個(gè)小的地貌單元內(nèi)，稻田和旱地錯(cuò)落分布，具有相似的母質(zhì)和氣候條件。通常，旱地土壤有機(jī)碳含量較低，而相鄰稻田土壤卻具有突出的有機(jī)碳固持能力。解析稻田和旱地土壤有機(jī)碳來(lái)源和穩(wěn)定性、闡明兩類(lèi)土壤有機(jī)碳固持途徑，可為農(nóng)田土壤有機(jī)碳庫(kù)管理提供有力科學(xué)依據(jù)。

中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員蘇以榮團(tuán)隊(duì)在我國(guó)東部四個(gè)水稻分布?xì)夂騾^(qū)（中溫帶-黑土、暖溫帶-潮土、亞熱帶-紅壤和熱帶-磚紅壤）采用配對(duì)采樣原則，隨機(jī)采集了240對(duì)稻田和旱地表層土壤。分析發(fā)現(xiàn)，四個(gè)區(qū)域稻田土壤有機(jī)碳固持效率比相鄰旱地土壤高39%～127%，且溫暖區(qū)（亞熱帶和熱帶）差異大于寒冷區(qū)（中溫帶和暖溫帶）。進(jìn)一步隨機(jī)選擇40對(duì)土壤，基于生物標(biāo)識(shí)物木質(zhì)素和氨基糖分析，量化植物殘?bào)w和微生物殘留物來(lái)源有機(jī)碳對(duì)土壤有機(jī)碳積累的貢獻(xiàn)，結(jié)果表明，長(zhǎng)期耕作以來(lái)，稻田土壤固持的有機(jī)碳中植物殘?bào)w來(lái)源碳占33%～54%、微生物殘?bào)w來(lái)源碳占28%～36%，而旱地土壤中積累的有機(jī)碳植物殘?bào)w貢獻(xiàn)19%～42%，微生物殘留物貢獻(xiàn)40%～59%。絕對(duì)值來(lái)看，稻田土壤中植物殘?bào)w來(lái)源碳庫(kù)大小是旱地土壤的3.3倍。因此，稻田土壤突出的碳固持能力主要由于淹水限制了微生物活性、抑制植物殘?bào)w微生物分解過(guò)程，促進(jìn)以植物殘?bào)w直接積累。從木質(zhì)素酚和氨基糖的化學(xué)組成來(lái)看，相較旱地土壤，稻田土壤木質(zhì)素單體中C/V比高、S類(lèi)單體的酸醛比低，且真菌和細(xì)菌殘留物比值低，說(shuō)明稻田土壤中積累的有機(jī)碳穩(wěn)定性低、易受環(huán)境變化或人為干擾而丟失。情景分析表明，若我國(guó)東部所有稻田轉(zhuǎn)變?yōu)楹档?，將造成稻田表層土壤?～15 cm）中504 Tg有機(jī)碳丟失（相當(dāng)于中國(guó)所有農(nóng)田表層土壤有機(jī)碳庫(kù)的13%），且98%以上發(fā)生在亞熱帶和熱帶，這些丟失的碳90%以上為植物殘?bào)w來(lái)源碳。研究結(jié)果提示了保護(hù)亞熱帶、熱帶地區(qū)稻田和其它人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要性，強(qiáng)調(diào)合理的水分管理是減少稻田土壤有機(jī)碳丟失的關(guān)鍵。

相關(guān)研究成果以Contrasting pathways of carbon sequestration in paddy and upland soils為題，發(fā)表在Global Change Biology上。