保护性耕作下作物碳分配效率与丛枝菌根同化能力的13C-PLFA示踪研究

本研究针对保护性耕作对光合碳分配及土壤微生物同化机制不清的问题，通过15年田间定位试验结合原位13C同位素标记，发现免耕（NTS）显著提升小麦扬花期和玉米抽雄期光合碳固定量60%以上，并促进根系碳通量增加170%（小麦）和46.3%（玉米）。NTS通过增强丛枝菌根真菌（AMF）对光合产物的捕获能力，降低革兰氏阳性菌（G+）竞争，形成作物-微生物碳分配协同效应，为土壤有机碳固存提供新机制。

　　

通过巧妙的原位¹³C同位素标记技术，科学家们在历经15年不同耕作管理的农田中展开了一场微观世界的碳元素追踪之旅。在免耕（NTS）、传统犁耕（CTS）和旋耕（RTS）的对比舞台上，免耕系统展现出令人惊叹的光合碳捕获能力——小麦扬花期碳固定量较CTS和RTS分别飙升60%和57%，玉米抽雄期更是提升57%和69%。这些新生的光合产物如同精准投送的资源包，在免耕土壤中特别青睐根系周围的热土区（rhizosphere），小麦扬花期和玉米V8阶段（标记后1天）的碳分配量分别达到CTS的170.0%和46.3%以上。

这种高效的碳分配机制催生了作物生长与根际碳循环的完美协同。更令人称奇的是，免耕环境重塑了微生物世界的权力格局——丛枝菌根真菌（AMF）化身成为碳资源获取的佼佼者，而革兰氏阳性菌（G+）的竞争力则相对减弱。当科学家们追踪¹³C信号在磷脂脂肪酸（PLFA）中的足迹时，发现非根际土（小麦季）和根际土（玉米季）的¹³C-PLFA总量与¹³C含量呈现正相关，这揭示微生物对光合产物的利用正是土壤有机碳（SOC）封存的神秘推手。

此外，¹³C-CO₂的释放损失与真菌/细菌的¹³C-PLFA比值呈正相关，凸显真菌同化过程在碳循环中的关键作用。这项研究最终描绘出保护性耕作通过优化根际碳分配效率和强化AMF同化能力，为土壤有机质的持续累积构建了绿色通道。