東北地理所在長(zhǎng)期施用有機(jī)物料對(duì)黑土溶解性有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)影響方面取得重要進(jìn)展
????溶解性有機(jī)質(zhì)（DOM）是指能夠溶于水且能夠通過(guò)0.45濾膜的有機(jī)物質(zhì)，是土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）的關(guān)鍵組成部分，其在改善土壤肥力、促進(jìn)植物生長(zhǎng)、增強(qiáng)養(yǎng)分循環(huán)和保護(hù)環(huán)境方面發(fā)揮著重要作用。DOM包含了水溶性有機(jī)質(zhì)（WEOM）、富里酸（FA）和胡敏酸（HA）等有機(jī)化合物，這些有機(jī)質(zhì)組成通過(guò)提高土壤的持水性、增加微生物活性以及改善土壤結(jié)構(gòu)，直接影響土壤的生產(chǎn)力和生態(tài)功能。DOM作為SOM中最具生物有效性的部分，它的變化直接反映了土壤健康狀況。施用有機(jī)物料被廣泛認(rèn)為是提升和維持SOM含量的有效方法，可以增強(qiáng)土壤肥力，促進(jìn)微生物活動(dòng)，從而改善土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能。探究有機(jī)肥施用對(duì)DOM的影響，不僅有助于維持和提高SOM含量，還能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
????為此，東北地理所黑土保護(hù)與利用學(xué)科組研究人員利用長(zhǎng)期定位實(shí)驗(yàn)和三維熒光光譜、紫外光譜以及磷脂脂肪酸等技術(shù)，探究了長(zhǎng)期施用有機(jī)物料對(duì)黑土溶解性有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期施用有機(jī)物料可顯著提高SOM含量，且有機(jī)肥處理的效果優(yōu)于秸稈還田。施用有機(jī)物料不僅提高了WEOM的芳香性，還顯著增加了HA和FA中的類富里酸和類胡敏酸組分，并通過(guò)增加穩(wěn)定成分來(lái)提高SOM的穩(wěn)定性（圖1）。此外，微生物群落的變化進(jìn)一步凸顯了秸稈還田和有機(jī)肥對(duì)土壤微生物生物量的不同影響，其中有機(jī)肥處理表現(xiàn)出更高的磷脂脂肪酸（PLFAs）增長(zhǎng)幅度。這表明有機(jī)物料對(duì)微生物群落有多方面的影響，真菌和細(xì)菌在土壤有機(jī)質(zhì)的形成中發(fā)揮重要作用（圖2）。此外，長(zhǎng)期施用有機(jī)物料對(duì)土壤WEOM、FA和HA的影響與土壤微生物生物量碳（MBC）和微生物群落結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。這種作用使其組成逐漸與微生物代謝相一致，強(qiáng)調(diào)了真菌和細(xì)菌的整體作用。偏最小二乘路徑模型（PLS-PM）分析顯示，HA和FA主要影響0-20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量的增加，而WEOM對(duì)20-40 cm土層有機(jī)質(zhì)含量的增加起主導(dǎo)作用（圖3）。該研究通過(guò)探索長(zhǎng)期施用有機(jī)物料對(duì)于土壤有機(jī)質(zhì)含量和結(jié)構(gòu)的影響，有助于深入了解微生物群落如何影響土壤中不同有機(jī)質(zhì)組分的含量和結(jié)構(gòu)。
????研究成果近期發(fā)表土壤科學(xué)領(lǐng)域期刊Plant and Soil (IF =4.9)上，東北地理所黑土保護(hù)與利用學(xué)科組碩士研究生馮浩亮為論文第一作者，鄒文秀研究員為論文通訊作者。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFD1500100）、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)A類（XDA28070100）、財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部項(xiàng)目國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-04）和中國(guó)科學(xué)院區(qū)域發(fā)展青年學(xué)者項(xiàng)目（2022-027）聯(lián)合資助。
圖1. 通過(guò)平行因子分析法（PARAFAC）確定的水溶性有機(jī)質(zhì)(a)，富里酸(b)和胡敏酸(c)的熒光組分
圖2. 水溶性有機(jī)質(zhì)、富里酸、胡敏酸熒光組分與土壤因子的RDA分析
圖3. 偏最小二乘路徑模型展示了施肥系統(tǒng)和微生物生物量碳（MBC）、真菌和細(xì)菌比例（F/B）、革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌和革蘭氏陰性細(xì)菌比例（G+/G-）、水溶性有機(jī)質(zhì)（WEOM）、富里酸（FA）和胡敏酸（HA）對(duì)0-20 cm和20-40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）的直接和間接影響。模型擬合優(yōu)度（GoF）為0.741
論文信息：
Feng HL,Han XZ,Zhu YC,Zhang M,Ji YX,Lu XC,Chen X,Yan J,Zou WX*. Effects of long-term application of organic materials on soil water extractable organic matter,fulvic acid,humic acid structure and microbial driving mechanisms. Plant and Soil,2024,DOI: 10.1007/s11104-024-06522-z
論文鏈接：
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