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研究玉米生长对土壤有机碳的贡献,对农田碳平衡和农业生产都有重要意义。试验对盆栽玉米实施4次<13>C脉冲标记,用于研究玉米光合碳在植物—土壤系统中的分配,以及玉米输入到地下各组分的碳量。4次标记分别在苗期、拔节、抽雄和灌浆期进行。结果表明,固定在地上部的<13>C占玉米净吸收<13>C的百分比随着玉米生长而上升,在灌浆期标记时最大,为80.0%;4次标记向地下转移的<13>C比例分别为43.2%、46.5%、30.3%和20.0%。在不同标记时期,向地下转移的<13>C中,有34.7%~77.6%被根际呼吸消耗;16.6%~57.0%进入根中;5.0%~8.3%通过根际沉积转化为土壤有机碳。在整个生育期内,玉米分配到地上部、根部、根际呼吸和土壤有机碳中的光合碳量,分别占玉米净吸收碳量的62.4%、17.9%、17.1%和12.7%。
玉米的根际呼吸,在拔节、抽雄和灌浆期分别占土壤呼吸总量的67.1%、63.3%和28.8%。从拔节到收获期间,玉米的根际呼吸总量占土壤呼吸总量的51.9%;在此期间玉米根际激发效应,使得土壤原有有机碳的分解增加了近80%。
以大田玉米地上部干重18 t·hm<-2>、含碳量42%计算,玉米在其生育期内输入到地下的总碳量为4.63 tC·hm<-2>,其中有2.1 tC·hm<-2>以根际呼吸的形式进入大气,2.2 tC·hm<-2>进入根中,0.33 tC·hm<-2>存在于土壤有机碳中,实际玉米在整个生育期内存留于地下的碳量为2.53 tC·hm<-2>。