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中国稻田生态系统固碳效应模拟研究卢欣晴;张秀英;汪振;李升峰;郭文勇【期刊名称】《云南农业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(39)1【摘要】【目的】研究稻田生态系统固碳量的动态变化,为制定与推广耕地固碳减排措施提供依据。
【方法】基于3年稻田受控试验数据,校验生物地球化学脱氮—分解作用(denitrification-decomposition,DNDC)模型,并估算2018—2020年间中国稻田生态系统的固碳量;分析稻田生态系统土壤及作物固碳量的时空分布,评估农田生态系统在实现“碳中和”中的贡献。
【结果】DNDC模型模拟的水稻产量及土壤有机碳含量与田间观测结果一致性较高(相关系数均大于等于0.77,平均绝对误差和归一化均方根误差均小于13%);2018—2020年中国水稻固碳总量为523.29 Tg,作物对总固碳量的贡献率达97%以上。
江西、湖南、广东和广西的双季稻固碳能力较强,而云南、浙江和海南的相对较弱。
单季稻固碳量分布呈现北高南低的空间分布特征,其中黑龙江、江苏和湖北的固碳量较高。
湖南、福建、江西和广西的双季稻固碳量大于单季稻,双季稻固碳量占总固碳量的60%以上。
【结论】DNDC模型可用于模拟稻田生态系统的碳收支,中国稻田生态系统是重要的碳汇,且呈现出较强的空间异质性。
【总页数】12页(P141-152)【作者】卢欣晴;张秀英;汪振;李升峰;郭文勇【作者单位】南京大学国际地球系统科学研究所;中山大学大气科学学院;江苏地理信息资源开发与应用协同创新中心;南京大学地理与海洋科学学院;鲁西化工集团有限公司【正文语种】中文【中图分类】Q178.516【相关文献】1.不同耕作措施下江苏省稻田土壤固碳潜力的模拟研究2.秦巴山区典型生态系统固碳服务域外效应及其生态补偿研究3.基于DNDC模型的稻田生态系统碳动态模拟研究进展4.湖南省稻田表层土壤固碳潜力模拟研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
水稻根内共生微生物及其功能的研究自古以来，稻米就是中国人的主食之一，而作为稻米之母的水稻，其栽培也是整个社会生产的重要组成部分。
但是，水稻在栽培过程中会经历各种各样的生物逆境压力，如寒害、干旱、病虫害等等。
对于这些生物逆境压力，我们可以采用化学农药、肥料等方法进行防治，但是这些方法会导致经济效益下降、环境污染等问题，其对于人类和自然的危害也日益凸显。
因此，有人开始关注水稻根内共生微生物的研究。
水稻根内共生微生物，是指与水稻根系共生并相互作用的微生物群落。
这些微生物可以根据其生长方式分类为六大类：固氮菌、溶磷菌、溶钾菌、产生激素的菌、类黄素菌、抗生素菌。
这些共生微生物，能够为水稻提供一定的抗逆性，为水稻生长发挥重要作用。
其中，最为重要的共生微生物是生长在水稻根内的固氮菌。
氮是植物生长所必需的元素，而水稻的氮需求量很高，而且大部分的氮又是通过化肥添加得到的。
这样不仅浪费，而且会导致地下水和土壤大量富集硝酸盐，从而污染环境和危害健康。
而固氮菌能够将空气中的氮转化成植物可以利用的氨态氮，从而减轻了水稻对化肥的依赖性，也可以起到环境保护的作用。
除此之外，微生物共生还可以增加水稻对钾的吸收、使水稻的根系更加发达、促进植物生长等等，这些作用对水稻产量提高、荒漠化治理、生态环境保护甚至食品安全都有着重要的作用。
为了更好的利用共生微生物，我们需要不断加强其研究。
首先，需要深入挖掘微生物共生机制，这对于我们了解共生微生物的功能有重要意义。
其次，我们可以对固氮菌等共生微生物进行适宜的培养，并进行实际应用。
除此之外，在种植水稻的过程中，可以增加一些生物修复剂、土生受体和土壤调节菌等微生物，从而帮助水稻建立一个更加建造的自然生态系统。
在我国，固氮菌研究尤为重要。
因为咱们国家的大部分地区气候较为湿润，固氮菌的形成与繁殖变得极为困难。
因此，加强固氮菌研究和应用对于改善我国的农业结构，促进农业可持续发展具有重要意义。
总之，水稻根内共生微生物是水稻栽培和生态环境保护的重要组成部分。
水稻根际土壤微生物对植物养分吸收的影响水稻是中国重要的粮食作物之一，也是世界各国重视培育和生产的农作物。
其发展离不开土壤生态系统的支持，而微生物是土壤生态系统的基础，影响着水稻的生长发育和产量。
本文将重点探讨水稻根际土壤微生物对植物养分吸收的影响。
一、土壤微生物对水稻生长的影响1. 益生菌益生菌是对植物、动物或人类有益的菌类，对水稻生长发育有积极的影响。
比如根瘤菌能为水稻提供固氮作用，大肠杆菌可以释放出细菌素，增加植物的抗性。
很多的益生菌有着明显的促生长、促产生和促进植物免疫能力，在实践中具有广泛的应用。
2. 其他微生物水稻根际土壤中还有其他种微生物如放线菌、真菌、隐花植物等。
这些微生物都具有多种功能，包括有机质分解、矿物质转化、植物营养代谢等，能够影响水稻生长发育和产量。
例如，放线菌能够供应溶解磷酸盐等元素，有助于提高水稻磷的利用率，真菌还可产生生长物质如生长素、吲唑等，促进水稻生长发育。
二、微生物对水稻养分吸收的影响水稻吸收养分一般是通过根系进行的，而根际土壤微生物可以影响水稻根系的生长和代谢过程，从而影响水稻的养分吸收。
1. 磷素吸收大多数微生物对于磷的利用效率要高于水稻，微生物在土壤中的磷来源主要来自于有机磷酸盐。
微生物对于有机磷酸盐的分解和矿化可以使磷素变得更容易吸收，从而提高水稻的磷利用率。
此外，微生物也可以通过竞争吸收磷素的方式，间接影响水稻对磷素的吸收。
2. 氮素吸收水稻吸收氮素是必要的，微生物能够对固氮菌和腐生菌进行助长作用。
好氧细菌对于有机氮的分解和转化也有积极的影响。
不仅可以增加土壤中的氨基酸、氨等营养物质，还通过无机盐需要的相反反应来解放出氮素，这也提高了水稻氮利用率的同时还可以充分利用土壤中的其他养分。
3. 其他养分吸收除了磷素和氮素的吸收之外，微生物还可以影响水稻的其他营养物质吸收，例如钾、铁、锰等元素。
微生物参与有机质分解和转化、矿物质转化过程，释放出大量有机酸等代谢产物，可以提高微量元素在土壤中的有效性。
猱艺科枚Journal of Green Science and Technology第23卷第10期2021年5月东乡野生稻原生境土壤微生物群落结构研究汪丽娜，赖发英,周春火，尹鑫(江西农业大学国土资源与环境学院，江西南昌330045)摘要：以普通水稻为对照，以基于16S rDNA 基因以及功能基因的高通量测序技术为手段，比较分析了栽培 稻田土与东乡野生稻原生境土壤中微生物群落结构差异，并利用RDA 分析探讨了环境因子与细菌群落结 构的关系。
结果表明：在氮磷钾营养物质、土壤细菌多样性和固氮菌多样性上，东乡野生稻原生境土壤均高于栽培稻土壤。
东乡野生稻原生境土壤中细菌优势门为变形菌门、放线菌门和绿弯菌门。
栽培稻土壤 中优势门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门、绿弯菌门和酸杆菌门。
东乡野生稻土壤中固氮菌的优势 属为慢生根瘤菌,Pseudacidovorax 和固氮螺菌厲，而栽培稻的优势属为慢生根瘤菌、甲基球菌属和红长命 菌属。
由RDA 分析可知，碱解氮、速效磷和速效钾是彩响土壤细菌群落•结构的主要彩响因子，碱解氮、速 效磷和全氮是影响土壤固氮菌细菌群落结构的主要彩响因子。
关键词：东乡野生稻；16S rDNA ； 土壤微生物；多样性；固氮菌中图分类号:Q938 文献标识码：A 文章编号：1674-9944(2021)10-0005-051引言土壤中含有种类丰富且数量巨大的微生物，这些微 生物不仅仅是土壤物质转化和养分循环的推动者，还是 土壤中植物有效养分的储备库，对植物生长、气候调节等生态功能起着不可替代的重要作用□，所以土壤微生 物受到的关注日益增加。
而稻田是最大的人工湿地生态系统，稻田土壤中微生物对调节土壤营养物质的循 环，维持土壤肥力具有重要意义。
东乡野生稻(Oryzarufipogon)是在1979年首次报道发现的冈，是我国三大野生稻之一，具有抗病虫、抗旱、抗寒等特性―旳，是国 家二级保护植物。
土壤微生物的固碳方式土壤微生物是立足于土壤环境的重要组成部分，它们通过多种机制来实现碳的固定及其它功能，在促进土壤稳定性及碳循环等方面发挥着至关重要的作用。
土壤微生物的固碳方式土壤微生物具有重要的生态功能，广泛存在于土地系统中，具有调节土壤碳循环的能力以及其他重要的影响土壤有机质形态和组成的功能。
它们可以分解有机物，组织有机物，进行固碳，以及支撑生态系统健康等作用。
一、土壤微生物固碳的机理土壤微生物固碳具有多种方式，主要有以下几种：1.有机凝固：最常见的是有机凝固，它可以通过脂肪酸结合形成聚合物，将水分子固定在土壤中，从而限制水在土壤中的流失，可以使养分不被淋洗而拥有更长时间作用在土壤中。
2.外分泌：微生物会通过外分泌细胞外物质，使得有机质附着于土壤颗粒上，可以稳固土壤结构，减少有机质在水中溶解，从而减少碳排放。
3.碳酸钙固碳：一些微生物可以合成抗菌物质，释放碳酸钙固碳，从而将有机质在土壤中固定，从而使有机质的水溶解度降低，可以长时间保持在土壤中。
4.生物碳吸器：一些微生物具有生物碳吸器，可以将悬浮在空气中或土壤水中的微量碳气体吸收，吸附在其周围空间，起到固碳的作用。
二、土壤微生物固碳的作用1.有利于提高土壤的湿度：固碳的过程能够将空气中的水分子引入土壤中，有利于土壤的湿度保持稳定，有助于抑制水在土壤中的流失，促进植物长势。
2.有利于抑制碳的外排：固碳的过程可以将有机质在土壤中稳定，从而抑制有机物在土壤和水中的溶解，从而降低碳的排放量，对于减少温室气体排放有着一定的作用。
3.有利于促进有机物的转化：固碳也可以促进有机物的转化，将有机物转化为植物所需要的有机养分，从而保证植物的正常生长。
三、小结土壤微生物固碳的作用很重要，它可以帮助提高土壤的湿度，抑制碳的外排，并有助于促进有机物的转化，为土壤碳循环和土地生态保护作出积极贡献。
第３１卷 第５期 中南林业科技大学学报 Ｖｏｌ．３１ Ｎｏ．５ ２０１１年５月Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｙ ２０１１土壤团聚体固碳研究进展陈建国１，２，３，田大伦１，２，３，闫文德１，２，３，项文化１，２，３，方 晰１，２，３（１．中南林业科技大学生命科学与技术学院，湖南长沙４１０００４；２．南方林业生态应用技术国家工程实验室，湖南长沙４１０００４；３．国家野外科学研究站，湖南会同４１８３０７）摘 要： 土壤团聚体是土壤结构的基本单位，也是一种特殊的有机－无机复合体。
土壤团聚体中的碳主要以有机碳形式存在，有机碳的胶结作用是土壤团聚体形成的关键。
土壤团聚体中有机碳的稳定机制包括化学稳定型、物理稳定型、生物稳定型三大类型。
土壤团聚体的周转也表现为土壤有机碳的积累、分解过程。
总之，土壤固存有机碳的功能主要是以土壤团聚体为主体的功能单位完成的，有机碳不同存在形式的转化贯穿团聚体形成、稳定及周转过程的始终。
关键词： 土壤团聚体；固碳；稳定；周转；综述中图分类号： Ｓ１５１．９文献标志码： Ａ文章编号： １６７３－９２３Ｘ（２０１１）０５－００７４－０７Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｉｌ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓＣＨＥＮ Ｊｉａｎ－ｇｕｏ１，２，３，ＴＩＡＮ Ｄａ－ｌｕｎ１，２，３，ＹＡＮ Ｗｅｎ－ｄｅ１，２，３，ＸＩＡＮＧ Ｗｅｎ－ｈｕａ１，２，３，ＦＡＮＧ Ｘｉ １，２，３（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ ＆Ｅｃｏｌｏｇｙｉｎ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉａｎ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；３．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｉｅｌｄ Ｓｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，Ｈｕｉｔｏｎｇ ４１８３０７，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｉｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｕｎｉｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ ａｌｓｏ ａ ｓｐｅｃｉａｌ ｋｉｎｄ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ－ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｓ－ｉｔｅ．Ｆｏｒｍ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｉｎ ｓｏｉｌ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｃｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｌａｙ ａ ｋｅｙ ｒｏｌｅ ｉｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆｓｏｉｌ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ．Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｉｎ ｓｏｉｌ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ，ｐｈｙｓｉｃｓ，ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ ａｌｓｏ ｓｈｏｗ ａ ｃｙｃｌｅ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉ－ｔｉｏｎ．Ｉｎ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｃａｒｂｏｎ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｉｌ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｓｏｉｌ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｉｌ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ；ｃａｒｂｏｎ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ；ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ；ｒｅｖｉｅｗ 当今地球气候变暖的问题正日渐成为影响人类可持续生存发展的障碍。
农田的固碳作用原理农田的固碳作用是指农田生态系统在农业生产中通过光合作用将大气中的二氧化碳转化为有机物，从而减少温室气体的排放，并将碳固定在土壤中，起到减缓全球气候变化的作用。
农田作为重要的碳汇，其固碳作用的原理主要包括植物光合作用、土壤有机碳贮存和土壤微生物活动。
首先，植物光合作用是农田固碳的基础。
在光合作用过程中，植物通过吸收二氧化碳和太阳能，利用叶绿素和其他光合色素将光能转化为化学能，并将二氧化碳还原为有机物，其中包括葡萄糖和其他多种有机化合物。
农田中主要的光合作用物种是作物植物，如小麦、水稻、玉米等。
这些植物通过吸收大量的二氧化碳，减少了大气中的温室气体含量，从而达到了固碳的效果。
其次，土壤有机碳贮存是农田固碳的重要途径。
农田土壤中有机碳是农田生态系统中最重要的碳贮存形式。
农作物的根系分泌物和秸秆、根系的残留物等有机质在土壤中降解为土壤有机碳，然后通过物理、化学和生物作用累积在土壤中。
土壤有机碳的贮存量决定了农田生态系统的碳汇能力。
而农田耕作管理措施也会影响农田土壤有机碳的贮存和分解速度。
例如，覆盖农作物秸秆、施加生物有机肥料、合理轮作等农田管理措施有助于增加土壤有机碳含量，提高土壤的肥力和碳固定能力。
最后，土壤微生物活动也是农田固碳的重要因素。
土壤中的微生物群落对有机物分解有着重要的作用。
通过微生物的降解作用，有机物质中的碳转化为二氧化碳释放到大气中，但同时也有一部分碳被微生物固定在土壤中。
土壤微生物群落的结构和活动状态受土壤环境条件（如温度、湿度、通氧情况等）以及农田管理措施（如施肥、灌溉、耕作等）的影响。
合理的农田管理措施可以调控土壤微生物活动，促进有机碳在土壤中的固定。
综上所述，农田的固碳作用是通过植物光合作用、土壤有机碳贮存和土壤微生物活动相互作用的结果。
光合作用将二氧化碳转化为有机物，减少了大气中的温室气体含量；土壤有机碳贮存通过秸秆和根系残留物的分解，将碳固定在土壤中；土壤微生物活动参与有机物降解和分解过程，一方面将有机物中的碳释放到大气中，另一方面也有一部分碳被固定在土壤中。
稻田氧化亚氮排放微生物稻田是一种重要的农田生态系统，其中微生物在氧化亚氮排放过程中起着重要作用。
氧化亚氮是一种气体，它对大气和水质有着重要影响。
稻田氧化亚氮的排放主要由微生物参与的氮循环过程引起，包括氨氧化细菌和硝化细菌。
稻田中的氨氧化细菌是一类重要的微生物，它们具有氧化氨为亚硝酸的能力。
这个过程被称为氨氧化反应，其中氨氧化细菌利用氨氧化酶将氨氧化为亚硝酸。
这个过程不仅产生亚硝酸，还释放出一些能量。
氨氧化细菌生长的条件是缺氧和高碳负荷。
在稻田里，由于水稻根系释放的有机物质，氧化亚氮的排放量较高。
另外一类参与氮循环的微生物是硝化细菌。
它们具有将亚硝酸氧化为硝酸的能力。
硝化细菌在稻田中起到了重要的作用，它们能够通过硝酸还原酶将亚硝酸还原为氮气。
这个过程被称为反硝化作用。
反硝化作用不仅能够将亚硝酸还原为氮气，同时也能够释放出一些能量。
硝化细菌的生长条件是缺氧和有机物质的存在。
稻田中的微生物对氧化亚氮的排放具有显著影响。
研究发现，稻田里的微生物群落结构和功能特征对氧化亚氮的排放具有重要影响。
气候条件和土壤特性也会影响微生物的活动和氧化亚氮的排放。
例如，温度和湿度的变化会影响微生物的活动，进而影响氧化亚氮的排放。
土壤的有机质含量和土壤酸碱度也会影响微生物的生长和氧化亚氮的排放。
稻田氧化亚氮排放对环境有着重要影响。
氧化亚氮是温室气体之一，它对大气层的臭氧层和气候变化有着重要影响。
其中，亚硝酸是一个重要的前体物质，它可以参与大气化学反应，生成臭氧和其他气体。
稻田氧化亚氮排放还对水质造成影响，亚硝酸可以被氧化成硝酸，导致水体富营养化和藻类过度生长。
为了减少稻田氧化亚氮的排放，可以采取一些措施。
首先，合理管理稻田的水肥管理，减少氮肥的使用量，减少有机负荷，从而减少氨氧化和硝化的过程。
其次，改善土壤质地和土壤酸碱度，优化微生物的生长环境，减少氧化亚氮的排放。
此外，还可以通过种植适宜的作物，如水稻和沼气作物，来提高土壤的有机质含量，促进微生物的生长，减少氧化亚氮的排放。
