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南京土壤所首次利用稀土元素和13C双向标记研究团聚体动态变化

2017-04-28 分享到：

　　团粒结构是肥沃土壤的物质基础，有机质是形成团粒结构的重要胶结剂。如何提高土壤有机碳，促进团粒结构形成一直为土壤学研究热点。团聚体形成稳定与有机质周转密切相关，目前已形成共识认为团聚体物理保护是土壤有机质周转的关键机制。但是我们不知道有机质腐解过程中团聚体是由哪些小团聚体形成的，有机质矿化过程中大团聚体又破碎成哪些小团聚体，也不清楚有机质如何进入团聚体。其关键原因是我们缺乏类似于¹³C/¹⁴C示踪有机质周转的方法来示踪团聚体周转路径，也导致团聚体动态模型模拟研究难以取得突破。

　　最近，南京土壤研究所彭新华研究员团队发现干湿交替显著提高了稀土元素氧化物与土壤颗粒的结合能力，湿筛后回收率接近100%，加上稀土元素氧化物对微生物活性影响弱，氧化物颗粒小，易测定等特点，提出了稀土元素标记团聚体的方法（图左），即每一粒级团聚体用一种稀土元素标记，然后组合成土壤。根据稀土元素在不同粒级团聚体的重新分布，提出了团聚体周转路径与速率计算方法（图右）。发现团聚体向相邻粒级的周转比重较大，大团聚体周转速率要快于小团聚体。添加外源有机质显著提高了周转速率，团聚体周转速率与¹³C累积含量呈线性关系。这一成果近期发表于土壤学TOP期刊SBB（Peng et al., 2017，109: 81-94），得到国际同行的高度评价，认为这是首次利用稀土元素和¹³C双向标记研究团聚体动态变化（原文：…To my knowledge, this is the first combined use of physical (REO) and biological (¹³C) tracers to examine these dynamics...），这篇文章最重要的贡献是提出了计算团聚体周转速率（原文:…Overall, the manuscript is well written, the experimental design is sound,... the most important contribution is the addition of new estimates for physical aggregate turnover rates…），这一工作真正代表了团聚体研究的领先水平（原文:…they are truly the “state of the art” at this point）。稀土元素示踪团聚体周转研究方法将为揭示土壤有机碳物理固碳机制，构建团聚体周转模型等提供强有力的手段。

稀土元素标记团聚体的方法（左）和周转路线图（右）