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水分管理(干湿交替与连续淹水)和施肥管理(氮肥和磷肥)不仅影响高风化土壤中的水稻培育,还影响着新同化碳的分配和稳定性。本研究旨在明确水肥管理对水稻碳同化动态的决定性作用。 本研究在气候可控的封闭玻璃培养箱中对水稻(中早39)进行了13C-CO2的连续标记,同时施以两种水分(干湿交替和连续淹水)以及施肥处理(250mgN kg-1尿素和80mg P kg-1NaH2PO4和不施肥处理)。每个处理有九个重复,在每次干湿交替周期结束后进行三个重复的采样(即标记开始后的第6、14和22天)。所有盆栽均喷洒了dicyandiamide(DCD)(26mg N kg-1soil)和KCl(167mg K kg-1soil)。实验设计是混合因素完全随机设计。实验测定了13C在植物地上地下部生物量、微生物生物量和根际中的分配,以及在土壤中不同团聚体粒径和不同密度组分中的分配。 氮肥添加增加了两种水分管理条件下的水稻地上部生物量、根际沉积以及13C向根际土壤的输入。截止第22天,干湿交替和氮肥施用的交互作用导致13C向地上部、根部以及根际土壤的分配(分别为17%、22%和46%)均高于连续淹水处理。干湿交替这一单因素导致13C沉积提高了43%。而且,氮肥添加增加了两种水分管理条件下13C向根际大团聚体的沉积,但是并未刺激大团聚体的形成。氮肥处理还提高了13C沉积以及在根际土壤微团聚体和粉砂黏土粒径中的比例,而且这一趋势在干湿交替处理中更为明显。 磷肥处理比未施磷肥处理显示出更高的植物生物量和磷含量,以及水稻-土壤体系中更高的13C总量,13C在地上部的分配(51-96%)尤为突出。然而,不考虑水分管理的情况下,在前两次的采样当中,磷肥施用导致更小的13C向土壤的沉积。在第三次采样中,这一趋势改变,磷肥处理的根际土壤含有更高的13C含量(干湿交替28%,连续淹水95%)和微生物生物量(干湿交替47%,连续淹水50%)。磷肥施用也同时提高了大团聚体(>250μm)中13C的含量(干湿交替32%,连续淹水42%)、连续淹水处理的微团聚(250-53μm)和粉砂黏土粒径(<53μm)的13C含量(分别提高了97%和83%)。而且,更多的13C沉积于根际游离颗粒态有机碳(干湿交替75%,连续淹水90%)和闭蓄态有机碳(干湿交替38%,连续淹水45%)。粉砂黏土颗粒和闭蓄态矿物结合组分的13C比例是最高的。非根际土壤中,磷肥处理只提高了大团聚体的13C沉积(干湿交替71%,连续淹水78%)。水分管理的显著影响只表现在干湿交替处理比连续淹水处理具有更高的微生物生物量C和13C含量。 总之,氮肥和干湿交替结合比其他处理能够更有效地稳定土壤根际沉积碳。磷肥能够促进水稻生长后期光合产物向地下部的分配,表明磷肥导致的地上部生物量增长能提高地下部碳分配。而且,磷肥能加强有机碳在微团聚体和粉砂黏土组分的累积,从而提高稻田土壤固碳潜力。因此,稻田体系中干湿交替是提高水稻生产的有力措施,能够供给充足的水分(同淹水状态)促进未闭蓄磷的溶解,同时提高碳固持,还能拥有高水分利用效率和低投入的特点。