東北地理所在長期有機物料還田下溶解性有機質(zhì)調(diào)控黑土微生物殘體碳積累方面取得新進展
東北黑土區(qū)作為全球高產(chǎn)肥沃的耕作區(qū)，因高強度利用及有機物料投入不足等問題，導(dǎo)致土壤有機碳含量顯著下降，嚴重制約了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。微生物通過“增長-死亡-衰減”過程產(chǎn)生的微生物殘體碳（MNC）貢獻超過50%的農(nóng)田土壤有機碳（SOC）庫。但溶解性有機質(zhì)（DOM）作為微生物可直接利用的底物，如何通過改變微生物群落組成與結(jié)構(gòu)調(diào)控MNC的積累路徑，尤其是在有機物料還田下，仍缺乏系統(tǒng)研究。
東北地理所黑土保護與利用學(xué)科組科研人員依托中國科學(xué)院海倫農(nóng)業(yè)生態(tài)實驗站34年長期定位試驗，系統(tǒng)研究了有機物料（秸稈和糞肥）配施化肥下，黑土表層（0-20 cm）和底層（20-40 cm）MNC含量變化，同時結(jié)合土壤理化性質(zhì)、微生物群落結(jié)構(gòu)、DOM的分子特征，深入解析了MNC積累的驅(qū)動機制。研究結(jié)果表明，秸稈和糞肥處理使表層（0-20 cm）MNC含量分別增加了31.6%和38.2%，亞表層（20-40 cm）分別增加了20.0%和35.6%。有機物料還田通過熱力學(xué)限制過程將易降解DOM組分轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定性DOM，導(dǎo)致DOM的降解由細菌的快速分解轉(zhuǎn)為較慢的真菌代謝過程。秸稈處理主要通過改變DOM的分子量提升真菌網(wǎng)絡(luò)模塊化程度，驅(qū)動真菌殘體碳積累；有機肥處理則通過增加DOM芳香度富集特定細菌類群，促進細菌殘體碳積累。進一步研究發(fā)現(xiàn)，表土MNC的積累與土壤性質(zhì)、DOM質(zhì)量和微生物群落共同調(diào)控，而底土MNC對DOM質(zhì)量的依賴性更強。本研究明確了DOM在微生物介導(dǎo)的MNC積累中的核心地位，并建立了DOM特性與農(nóng)業(yè)管理策略之間的機制性關(guān)聯(lián)。
相關(guān)研究發(fā)表在國際期刊《Resources, Environment and Sustainability》上，由特別研究助理朱園辰（第一作者）、鄒文秀研究員（通訊作者）等人共同完成。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃項目（2022YFD1500100）黑龍江省優(yōu)秀青年基金（JQ2024D002）、中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和農(nóng)業(yè)研究系統(tǒng)（CARS04）、中國科學(xué)院區(qū)域發(fā)展青年學(xué)者項目（2022-027）以及中國博士后科學(xué)基金（2023M743475）的支持。
論文信息如下：
Yuanchen Zhu, Jinsong Liang, Wei Yang, Xinchun Lu, Xu Chen, Jun Yan, Xiaozeng Han, Zhimin Wu, Wenxiu Zou, 2026,Synergistic regulation of dissolved organic matter and microbial community on microbial necromass accumulation under long-term organic material application,Resources, Environment and Sustainability,25,100331.
鏈接：https://doi.org/10.1016/j.resenv.2026.100331
圖1 長期有機物料還田下黑土DOM的分子結(jié)構(gòu)變化
圖2 多元線性回歸結(jié)合層次分割法解釋土壤理化性質(zhì)、微生物群落及DOM對表土（a）和底土（b）中MNC積累的相對貢獻
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