不同水分条件下种内与种间竞争对C3及C4谷物碳积累和地上地下碳分配的影响

《Carbon Balance and Management》：Plant competition regulates carbon accumulation and partitioning in C3 and C4 cereals under contrasting water regimes

　　# 摘要农业生态系统的碳封存对调节全球碳循环和缓解气候变化具有重要作用。以谷物为主的种植系统占全球农业用地的很大比例；然而，植物竞争对这些系统中碳积累和分配的影响仍未得到充分量化。本研究探讨了在水分条件不同下，种内和种间竞争如何影响冷季型（C3）和暖季型（C4）谷物的总碳含量（TCC）及其向地上碳（ACC）和地下碳（BCC）的分配。开展了两组对照盆栽实验，分别采用四种C3谷物（小麦、大麦、黑麦和燕麦）和三种C4谷物（玉米、高粱和狗尾草），种植纯种和混种植株。碳积累量通过生物量推导碳系数进行估算。结果表明，不同物种及竞争驱动下的碳分配存在显著差异。在纯种植株中，大麦、黑麦和燕麦积累了更高的TCC，而小麦在特定混种植株下表现出更高的碳积累。在暖季型谷物中，玉米的ACC、BCC和TCC始终最高，尤其在与小米混种时。在本研究的特定条件下，C4谷物的碳积累量大于C3谷物，反映了其固有的光合优势；但由于两组实验在物种、种植密度和处理结构上存在差异，C3和C4谷物之间的直接比较仍需更统一的实验条件下进一步验证。重要的是，作物多样性从两物种增加到三或四物种混种时，由于种间竞争加剧，单株碳积累量通常降低。碳分配以地上碳为主；然而，地下碳受竞争强度和水分条件显著影响。这些发现表明，植物竞争是农业生态系统碳平衡的重要但研究不足的驱动因素。了解竞争介导的碳分配过程，可为设计气候智慧型种植系统提供指导，该系统在维持生产力的同时增强植物碳含量。