東北地理所在增溫和秸稈還田耦合對黑土農(nóng)田土壤微生物養(yǎng)分限制的影響機制方面取得進展
土壤微生物通過分泌胞外酶降解復雜的有機物從而獲取養(yǎng)分，該過程對土壤生物地球化學循環(huán)至關重要。土壤胞外酶的活性對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，進而調(diào)控微生物營養(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平臺開展了相關研究，通過測定土壤養(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)（基于高通量測序技術）和土壤碳氮磷循環(huán)相關胞外酶活性，計算得出微生物養(yǎng)分限制情況。
研究表明，短期增溫和秸稈還田除對土壤全氮含量具有顯著影響外，對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一步調(diào)控微生物氮磷限制（圖2）。研究結果闡明了增溫和秸稈還田耦合對土壤微生物養(yǎng)分限制的影響機制，進一步加深了對溫帶農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的認識。
圖1 增溫和秸稈還田條件下各指標的關系概念圖
圖2 增溫和秸稈還田對微生物養(yǎng)分限制的影響途徑
研究成果近期發(fā)表在農(nóng)林科學國際期刊《Applied Soil Ecology》上。土壤物質(zhì)循環(huán)學科組特別研究助理楊雪辰為第一作者，李祿軍研究員為通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院基礎前沿科學重點研究計劃項目、黑龍江省杰出青年基金和中國博士后面上基金等項目聯(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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