水稻土是在長期淹水條件下形成的特殊土壤，具有微生物生物量大，管理類型廣泛的特點。與旱地土壤不同，水稻土具有特殊的氧化還原過程，影響?zhàn)B分循環(huán)利用以及微生物介導的土壤有機質(zhì)（SOM）周轉(zhuǎn)。因此，稻田與旱地的SOM形成和保存機制有很大的差異，導致其土壤有機碳（SOC）和全氮（TN）含量明顯高于旱地土壤。然而，這一現(xiàn)象的內(nèi)在機制尚缺乏解釋。

 

　　中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所吳金水研究團隊從Web of Science數(shù)據(jù)庫中篩選出578個水稻土的SOC和TN含量及其碳氮儲量，對其進行薈萃分析，并與鄰近旱地土壤進行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，稻田土壤SOC和TN含量分別是旱地土壤的1.5～1.8倍和1.4～1.6倍。旱地土和水稻土在35 cm深度的平均碳儲量分別為31和47 Mg C ha-1，氮儲量分別為2.2和3.2 Mg N ha-1。對氣候和土壤理化因子的定量分析表明：氣候效應被人類活動（如耕作、淹水）減弱，特別是在稻田中控制土壤有機質(zhì)穩(wěn)定的因素更重要，如與鐵（氫）氧化物的有機結(jié)合、粘土礦物、酚類化合物的沉淀以及微團聚體內(nèi)更長時間的保護；氣候（如年平均降水量）主要影響旱地土壤C、N儲量，而化學性質(zhì)（如pH）則主要影響水稻土C、N儲量。

 

　　相比于旱地土，水稻土碳氮儲量增加主要是由于：水稻秸稈和根系分泌物等對土壤有機碳的輸入量大于大多數(shù)旱地谷物；植物殘體和有機質(zhì)在稻田缺氧條件下的分解較慢；鐵氧化物在有機質(zhì)的穩(wěn)定中更重要（如圖）。盡管經(jīng)過長期的集約化管理，水稻土仍比臨近旱地土固定了更多的有機碳和氮。該研究可為農(nóng)田土壤有機碳庫管理提供科學依據(jù)。

 

　　相關(guān)研究成果以Comparing carbon and nitrogen stocks in paddy and upland soils: Accumulation, stabilization mechanisms, and environmental drivers為題，發(fā)表在Geoderma上。研究工作得到國家自然科學基金、湖南省自然科學基金、亞熱帶生態(tài)所青年創(chuàng)新團隊等的資助。