土壤有机碳库是陆地生态系统最大的碳库,它的变化影响着全球碳的平衡,土壤的肥力水平,生物的多样性及生态系统的可持续发展。植物通过光合作用将大气C02固定在植物体内,光合同化固定的碳(简称“光合碳”)然后以根际沉积物和植物残体等形式输入土壤。光合碳在植物-土壤-微生物系统的分配与固定影响着土壤有机碳库的循环、周转和动态变化。地膜覆盖具有增温保墒的作用,是我国促进作物高产高收的重要技术措施。然而由于长期的“重种轻养”引起土壤有机碳含量急剧下降,土壤肥力明显降低。施用有机肥和秸秆还田被认为是增加土壤有机碳含量,养地肥田和提高土壤肥力的有效措施。但地膜覆盖与施有机肥及秸秆还田方式下光合碳在植物-土壤系统中的分配及微生物对其固定机制仍不清楚。本研究基于沈阳农业大学棕壤长期定位试验站,利用13C02对不同生育时期(苗期、拔节期和抽雄期)的玉米进行田间原位脉冲标记,通过示踪13C在植物-土壤-微生物系统的去向,定量光合碳在系统中的分配,探讨地膜覆盖与施肥对光合碳在地下部的分配及微生物对其固定的影响。同时采用砂滤管法将13C标记玉米秸秆与不同肥力水平土壤混合后在田间进行原位培养1年,通过定量分析秸秆碳在土壤有机碳组分中的分配及其对土壤有机碳组分的相对贡献,探讨不同肥力水平土壤对秸秆碳分配和微生物固定机制的影响。研究结果表明：(1)田间原位标记提高了光合碳的固定效率,玉米苗期脉冲标记第1 d时13C回收率为50%～80%；拔节期标记第1 d为36%～70%；成熟期为39%～56%。光合碳向地下部(包括根、根际土壤和土体土壤)转移非常迅速,苗期和拔节期标记第1 d光合碳分配到根的比例平均分别为6.0%和11%,根际土壤分别为5.2%和8.9%,土体土壤分别为0.65%和2.6%。(2)苗期标记光合碳分配到地下部的比例从第1 d的12%增加到第15 d的15%。第1 5 d光合碳分配到根、根际土壤和土体土壤比例分别为7.9%、3.9%和2.9%。第1 d,微生物量碳13C含量占土壤有机碳13C含量的60%,第15 d该比例下降到27%。地膜覆盖结合施有机肥增加了苗期光合碳在地下部的分配比例及微生物对根际沉积碳固定的数量(根际土壤和土体土壤分别为28μg kg-1 soil和22μg kg-1 soil).(3)拔节期标记光合碳分配到地下部的比例从第1 d的23%增加到第6 d的27%。第6 d光合碳分配到根、根际土壤和土体土壤比例分别为14%、10%和3.3%。施有机肥处理(包括覆膜和不覆膜)土壤固定13C分配到微生物量碳比例从第1d的76%下降到第6d的43%,然而不施肥处理该比例却从第1d的24%增加到第6 d的35%,尤其土体土壤微生物量碳13C的比例超过50%。地膜覆盖与施有机肥增加了微生物对根际沉积碳固定的数量,然而不施肥处理(包括覆膜和不覆膜)提高了地下部光合碳分配的比例(大于1/3)。(4)玉米成熟期已有平均4%的光合碳向籽粒转移,地下部分配比例平均为20%。根际土壤固定13C分配到微生物量碳的比例平均为10%,土体土壤平均为30%。不施肥处理光合碳分配到地下部比例较大,尤其是在覆膜不施肥处理(为34%,其中根际土壤和土体土壤分别为7%和18%),且土壤微生物13C含量最高(覆膜不施肥处理根际土壤和土体土壤分别为126μg kg-1 soil和225μg kg-1 soil).(5)13C标记玉米秸秆添加到土壤培养第30d,秸秆碳分配到高肥力、中肥力和低肥力水平土壤有机碳的比例分别为82%、68%和86%；第365 d平均为28%。整个培养期间仅有2.4%～5.0%的秸秆碳分配到微生物量碳,而分配到可溶性有机碳的比例不足0.5%。(6)土壤添加秸秆后,随着肥力水平的降低微生物量碳含量降低。高肥力和中肥力水平土壤秸秆碳和原土壤有机碳占微生物量碳比例平均分别为58%和42%,然而低肥力水平土壤微生物量碳中秸秆碳的比例超过75%。光合碳在地下部的分配和微生物对其的固定受作物生育时期、耕作管理方式、土壤本身的养分状况和肥力水平等因素的共同制约。玉米拔节期光合碳分配到地下部的比例高于苗期和成熟期。地膜覆盖与施有机肥提高了土壤微生物的活性及地下部各组分光合固定碳的数量,然而不施肥处理(包括覆膜和不覆膜)光合碳分配到地下部的比例相对较高,微生物活性随生育时期变化波动较大。低肥力水平土壤添加秸秆后促进和提高了微生物的活性,为土壤肥力的改善提供正反馈作用。关于光合碳在地下部的分配及微生物的固定机制需要利用稳定同位素探针技术进行进一步探索。