Sự phân hủy chất thải rễ chậm lại theo độ sâu của đất

Mặc dù hơn một nửa lượng carbon hữu cơ trong đất (SOC) trên thế giới được lưu trữ trong các lớp đất sâu (>20 cm), và độ tuổi lâu dài của OC tầng sâu cho thấy chu trình của nó khác với SOC bề mặt, nhưng có rất ít nghiên cứu xem xét quá trình phân hủy tại chỗ trong các lớp đất sâu. Ở đây, chúng tôi đã thêm rễ nhỏ được gán nhãn 13C vào độ sâu 15, 55 và 95 cm của một khu rừng thông Alfisol được đặc trưng tốt và theo dõi lượng carbon thu được từ rễ còn lại sau 6, 12 và 30 tháng. Chúng tôi đã thu hồi carbon từ rễ trong axit béo phospholipid vi sinh vật (PLFAs) sau 6 tháng và trong phân giòi thô (>2 mm), phần giòi mịn (<2 mm) và các bể khoáng liên kết chặt chẽ sau 6, 12 và 30 tháng. Tổng thể, sự phân hủy của rễ trong 6 tháng đầu là tương đương giữa tất cả các độ sâu nhưng đã phân hóa đáng kể ở 30 tháng với tốc độ phân hủy nhanh hơn ở 15 cm so với 95 cm. Có nhiều PLFAs liên quan đến nấm và Gram âm hơn ở 15 cm so với 95 cm, và phân tích 13C cho thấy các nhóm vi sinh vật đó ưa thích carbon từ rễ bổ sung hơn là SOC tự nhiên. Sự liên kết với khoáng không phải là nguyên nhân gây ra tốc độ phân hủy chậm hơn ở độ sâu vì lượng carbon từ rễ áp dụng được thu hồi trong phân vùng dày ở tất cả các độ sâu là tương tự. Sự khác biệt lớn nhất giữa các độ sâu là ở lượng carbon từ rễ thu hồi trong phân giòi thô, điều này lớn hơn ở 95 cm (50%) so với 15 cm (15%). Sự phân hủy chậm hơn của phần giòi ở độ sâu có thể đã góp phần làm tăng tỷ lệ C:N và sự suy giảm giá trị δ13C dưới độ sâu 60 cm trong các hồ sơ đất của chúng tôi. Mô phỏng các tầng đất này bằng mô hình CORPSE, mô hình này kết hợp các hiệu ứng kích thích vi sinh vật và ổn định khoáng của SOC, đã tái hiện các mẫu của SOC phân giòi và liên kết khoáng qua cả thời gian và độ sâu và gợi ý rằng sự thiếu kích thích từ các chất tiết ra từ rễ ở độ sâu có thể giải thích cho tỷ lệ phân hủy chậm hơn của vật liệu rễ phân tán. Sự phân hủy của SOC phân tán sâu có thể tăng lên nếu sự tiết ra từ rễ hoặc transport OC hòa tan đến độ sâu tăng lên.