東北地理所在增溫和秸稈還田耦合對(duì)黑土農(nóng)田土壤微生物養(yǎng)分限制的影響機(jī)制方面取得進(jìn)展
土壤微生物通過分泌胞外酶降解復(fù)雜的有機(jī)物從而獲取養(yǎng)分，該過程對(duì)土壤生物地球化學(xué)循環(huán)至關(guān)重要。土壤胞外酶的活性對(duì)氣候變化和田間管理措施極為敏感。然而，在全球變暖背景下，秸稈還田如何影響胞外酶活性，進(jìn)而調(diào)控微生物營(yíng)養(yǎng)限制的變化尚不明晰。
為此，東北地理所土壤物質(zhì)循環(huán)學(xué)科組研究人員基于始建于2020年的增溫和秸稈還田田間試驗(yàn)平臺(tái)開展了相關(guān)研究，通過測(cè)定土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物生物量、碳氮磷循環(huán)功能微生物基因拷貝數(shù)（基于高通量測(cè)序技術(shù)）和土壤碳氮磷循環(huán)相關(guān)胞外酶活性，計(jì)算得出微生物養(yǎng)分限制情況。
研究表明，短期增溫和秸稈還田除對(duì)土壤全氮含量具有顯著影響外，對(duì)其它基本土壤理化性質(zhì)無顯著影響。秸稈還田顯著增加了土壤微生物生物量碳和細(xì)菌豐度（16S基因拷貝數(shù)），而增溫顯著降低了土壤微生物生物量碳和細(xì)菌豐度。秸稈還田顯著緩解了微生物磷限制，但增溫和秸稈還田耦合削弱了這一作用效果（圖1）。增溫和秸稈還田主要通過土壤養(yǎng)分含量變化影響微生物碳限制，通過影響微生物生物量進(jìn)一步調(diào)控微生物氮磷限制（圖2）。研究結(jié)果闡明了增溫和秸稈還田耦合對(duì)土壤微生物養(yǎng)分限制的影響機(jī)制，進(jìn)一步加深了對(duì)溫帶農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的認(rèn)識(shí)。
圖1 增溫和秸稈還田條件下各指標(biāo)的關(guān)系概念圖
圖2 增溫和秸稈還田對(duì)微生物養(yǎng)分限制的影響途徑
研究成果近期發(fā)表在農(nóng)林科學(xué)國(guó)際期刊《Applied Soil Ecology》上。土壤物質(zhì)循環(huán)學(xué)科組特別研究助理?xiàng)钛┏綖榈谝蛔髡撸畹撥娧芯繂T為通訊作者。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院基礎(chǔ)前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃項(xiàng)目、黑龍江省杰出青年基金和中國(guó)博士后面上基金等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文信息：Xuechen Yang, Peng He, Zhiming Zhang, Mengyang You, Xuefeng Wu, Lu-Jun Li*. Straw return, rather than warming, alleviates microbial phosphorus limitation in a cultivated Mollisol. Applied Soil Ecology, 2023, 186, 104821.
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