熱帶和亞熱帶地區(qū)長期植稻過程中形成了特殊的人工濕地土壤，即水稻土。相比于旱地土，水稻土具有特殊的氧化還原過程，土壤中的有機質(zhì)可以支撐更多的微生物生物量，然而，該現(xiàn)象的內(nèi)在機制仍缺乏系統(tǒng)闡釋。

中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員吳金水研究團隊從Web of Science數(shù)據(jù)庫中篩選了129篇文章中通過氯仿熏蒸提取或培養(yǎng)法測定的水稻土（>1700個）和水旱輪作（>1100個）土壤微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN）含量數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行了薈萃分析，并與鄰近旱地土壤（>360個）進(jìn)行比較。研究表明，水稻土MBC含量是旱地土壤的兩倍。與旱地土壤相比，稻田MBC含量高的可能原因是：與旱地作物相比，水稻植物的根系碳和根沉積物輸入量更高；氧氣可利用率較低，因此微生物周轉(zhuǎn)較慢；水稻土微生物碳同化效率高；稻田鐵氧化物的作用有利于碳穩(wěn)定。水田輪作、水田和旱地土壤中MBC在土壤總有機碳中的比例分別為3.5%、2.5%和2.1%。與旱地（9.9±0.21）相比，水稻土中較高的微生物生物量C/N比（12.4±0.11）反映了與缺氧條件下較慢的C損失相關(guān)的大量N損失（通過硝酸鹽淋溶和反硝化作用）。盡管水稻種植的熱帶和亞熱帶地區(qū)溫度更高，灌水條件更好，但與旱地土壤相比，水稻土的微生物生物量周轉(zhuǎn)慢1.1-1.6倍。多元逐步回歸和冗余分析表明，在水稻土、水旱輪作土壤中，相似的土壤因子（如全氮和有機碳）影響微生物生物量，而pH和有機碳含量主要影響旱地土壤中的微生物生物量。水旱輪作土壤具有交替的好氧-缺氧循環(huán)，可以吸收有機化合物并與鐵（羥基）氧化物共沉淀，這是有機碳穩(wěn)定的另一個機制。因此，在氧氣限制條件的淹水水稻土中，微生物活性降低和微生物周轉(zhuǎn)緩慢導(dǎo)致水稻土中微生物生物量的含量比旱地高近兩倍，這對于水稻土微生物多樣性和碳匯效應(yīng)的維持具有重要意義。

相關(guān)研究成果以Paddy soils have a much higher microbial biomass content than upland soils:A review of the origin,mechanisms,and drivers為題，發(fā)表在Agriculture,Ecosystems&Environment上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、湖南省自然科學(xué)基金等的資助。