再生稻高产形成与碳预算盈余的根际微生态机制及其微生物营养策略解析

为探究再生稻系统高产低排放的机理，研究人员通过比较主季稻(MC)、再生季稻(RSR)和单季中晚稻(LR)的产量、光合产物分配及根际微生物动态，发现再生稻系统(MC+RSR)日均产量提升77.65%-86.82%，净生态系统碳预算(NECB)实现3.12-10.47 t CO2-eq ha-1碳汇，而LR表现为碳源。该研究揭示了自养微生物丰度增加55.54%的根际微生态响应机制，为水稻低碳高产栽培提供理论支撑。

　　

全球粮食系统贡献了30%以上的人为温室气体排放，其中水稻田既是重要碳汇又是甲烷(CH₄)排放热点。传统单季中晚稻(LR)系统面临产量瓶颈与碳排放双重压力，而再生稻(MC+RSR)系统通过激活稻桩腋芽实现"一种两收"，但其高产低碳的根际微生态机制尚不明确。福建省农业科学院等团队在《Field Crops Research》发表的研究，首次从光合产物分配-微生物营养策略-NECB多维度揭示了再生稻系统的生态优势。

研究采用4个生育期差异水稻品种，通过田间试验结合稳定同位素示踪技术，测定产量构成、根际沉积碳量及微生物群落功能。利用气相色谱法量化CO₂、CH₄和N₂O通量，结合碳输入输出模型计算NECB。高通量测序解析微生物营养策略，重点关注碳固定微生物(CFM)与异养菌比例变化。

产量形成与物质分配特征
再生稻系统日均产量较LR提高77.65%-86.82%，但再生季稻(RSR)根际沉积碳量较MC和LR分别减少72.09%和77.35%。这种"减沉积-增籽粒"的光合产物分配模式，为后续微生物群落演替埋下伏笔。

根际微生物营养策略
RSR根际自养菌丰度较MC和LR提升55.54%和32.36%，其中变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)等CFM成为优势菌群。碳输入减少导致异养菌碳底物匮乏，触发微生物群落向自养型转型。

碳平衡与减排效应
再生稻系统日均碳排指数降低52.74%-56.08%，NECB显示其年固碳量达3.12-10.47 t CO₂-eq ha^-1，而LR系统净排放3.08-4.48 t CO₂-eq ha^-1。自养菌通过卡尔文循环将CH₄和CO₂转化为生物量碳，构成"微生物碳泵"效应。

该研究阐明再生稻系统通过延长光热资源利用周期、优化碳分配策略，同步实现产量提升与碳汇增强。根际微生物从异养向自养型的适应性转变，是土壤碳封存的关键微生态杠杆。研究为发展"碳中性"水稻栽培提供新范式，对实现粮食安全与碳中和双重目标具有战略意义。