東北地理所在長(zhǎng)期化肥施用調(diào)控土壤微生物功能重組方面取得研究進(jìn)展
土壤微生物是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能維持的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)者，直接參與有機(jī)質(zhì)分解、養(yǎng)分循環(huán)和土壤健康維持。長(zhǎng)期化肥施用雖然對(duì)保障作物產(chǎn)量具有重要作用，然而，現(xiàn)有研究多聚焦于微生物多樣性和群落特征的單一響應(yīng)，忽視了作物類型通過根系分泌物介導(dǎo)的根際反饋機(jī)制，對(duì)微生物功能重塑的調(diào)控作用仍不明確。
近期，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土保護(hù)與利用學(xué)科組，依托長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，結(jié)合玉米、大豆和小麥連續(xù)種植系統(tǒng)，采用擴(kuò)增子測(cè)序和宏基因組測(cè)序技術(shù)，分析了長(zhǎng)期化肥施用下土壤微生物群落生態(tài)位寬度、功能基因及群落聚合性狀的變化特征，揭示了長(zhǎng)期化肥施用與作物類型共同驅(qū)動(dòng)土壤微生物功能重組的機(jī)制。研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期化肥施用后，細(xì)菌群落生態(tài)位寬度在小麥和大豆體系中分別由0.464降至0.385、由0.479降至0.446，真菌群落生態(tài)位寬度在小麥和玉米體系中分別由0.275降至0.178、由0.305降至0.218，說明長(zhǎng)期化肥施用降低了微生物群落生態(tài)位寬度（圖1）。
土壤微生物群落聚合性狀分析顯示，長(zhǎng)期化肥施用使三種作物種植系統(tǒng)土壤微生物群落對(duì)復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)的降解能力減弱，其中玉米和大豆連作土壤中的微生物功能更偏向環(huán)境響應(yīng)，而小麥連作土壤中的微生物功能更偏向養(yǎng)分循環(huán)，且小麥對(duì)長(zhǎng)期施肥更為敏感（圖2）。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，化肥施用和作物類型可通過改變土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分狀況調(diào)控微生物群落聚合性狀，進(jìn)而影響微生物生態(tài)位寬度（圖3）。本研究揭示了長(zhǎng)期化肥施用條件下不同作物種植系統(tǒng)土壤微生物生態(tài)功能重組的內(nèi)在機(jī)制，為優(yōu)化黑土區(qū)施肥管理、維持土壤微生物生態(tài)功能穩(wěn)定性和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了新的科學(xué)依據(jù)。
該研究成果發(fā)表于《Applied Soil Ecology》。東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土保護(hù)與利用學(xué)科組特別研究助理鄭廣仁為第一作者，鄒文秀研究員和陳旭助理研究員為通訊作者。研究得到黑龍江省杰出青年基金（JQ2024D002）、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS04）和龍江科技英才春雁支持計(jì)劃（CYCX24026）等項(xiàng)目的聯(lián)合支持。
論文信息：
Zheng,GR., Han,XZ., Lu,XC., Chen,X* ,& Zou,WX*, 2026. Crop type modulates the reorganization of soil microbial functions induced by long-term fertilization. Applied Soil Ecology,222,107004.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2026.107004
圖1 化肥施用對(duì)土壤微生物群落組成和生態(tài)位寬度的影響
圖2 化肥施用對(duì)土壤微生物群落聚合性狀的影響
圖3 化肥施用和作物連作下微生物群落聚合性狀對(duì)生態(tài)位寬度的影響
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