稻田土壤有机碳绝大部分来自光合碳的输入与转化，光合碳通过根系周转与根系分泌物的形式进入土壤。而且来源于根系分泌物及其脱落物的根际沉积碳，代谢周转快，与根际环境及作物生长发育有密切联系，具有复杂性和多变性，尽管有一些研究，但还不十分清楚这部分碳的命运。
为此，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应用碳（14C）同位素连续标记技术（图1），研究了不同施氮水平对水稻光合碳输入及其在不同碳库中分配的影响，结果表明，在较高的施N水平下，水稻地上部对碳的积累能力相对较强，水稻光合碳通过根际沉积作用输入到土壤中的14C-SOC的含量亦相对较高，施N水平明显促进了水稻新鲜根际碳的沉积，且高氮水平下根际沉积的碳量高于低氮与中量氮水平（图2）。同时，水稻生长过程中，根系分泌物促进了土壤微生物生物量碳（MBC）的增加，施N水平显著影响土壤MBC的更新率，而对DOC更新率的影响较小（图2）。该研究揭示了水稻光合同化碳在地上与地下不同碳库的分配规律及其对不同施氮水平的响应机制，为全面理解水稻同化碳在“植物－土壤－微生物”系统碳分配和转化过程提供了理论基础。
图1 水稻光合碳的输入与在土壤中转化示意图
该项工作近日以题为“Tracking the photosynthesized carbon input into soil organic carbon pools in a rice soil fertilized with nitrogen.”（DOI: 10.1007/s11104-014-2265-8）发表在Plant and Soil 杂志上。审稿人认为“该研究利用碳同位素连续标记技术 ，是一项加深水稻地下碳分配机制认识的创新性工作，……结果非常有趣和有用”（The manuscript by Ge et al. presents novel work that enhances our understanding of the allocation of below ground C in common cultivation practices and greatly improves upon pulse labelled reports. Continuous labelling is a great advantage of this study, as the most previous experiments were done by pulse labelling. Therefore, the results presented in this manuscript is very interesting and useful.）。该研究得到了中国科学院、国家自然科学基金委等项目的资助。
图2水稻光合碳输入及其转化效率对不同施氮水平的响应