近日，資環所在植物營養學科領域top期刊Plant and soil （JCR-Q1，中科院二區，IF=5.2）發表題為”Combining organic and inorganic fertilization increases rice yield and soil nitrogen and carbon: dissolved organic matter chemodiversity and soil microbial communities”的研究論文。揭示了有機替代施肥模式下調控土壤可溶性有機質化學多樣性介導土壤氮礦化和碳累積的微生物學機製。資環所許楊貴博士為論文第一作者，黃繼川研究員為通訊作者。

　　有機肥培肥可以有效提高稻田土壤碳和氮的累積。在土壤碳庫中，可溶性有機質（DOM）是土壤有機碳和氮庫的活性組分，在稻田生態係統碳氮循環中發揮著重要作用，影響土壤碳的封存和氮養分的供應。在有機替代施肥模式下的稻田生態係統中，由於DOM化學分子組成的複雜性，使得了解其與微生物群落的關係及其對土壤氮礦化和碳累積的研究具有挑戰性。研究團隊在我院佛山分院稻田進行了為期6年的定位試驗，共設置四個處理:不施肥(CK)，化學肥料(CF），50%化肥氮+50%腐熟牛糞氮(CMF50)，100%腐熟牛糞氮(MF)。試驗結果表明，CMF50產量最高，比CF提高了10.89%。在MF和CMF50施肥處理條件下，稻田土壤總氮、堿解氮、硝態氮和銨態氮逐年提高，且土壤氮的有效性和全量與土壤有機碳含量呈顯著正相關。

　　該研究進一步結合超高分辨率傅裏葉變換離子回旋共振質譜法（FT-ICR-MS)分析了DOM內數千個完整分子組分。結果表明，與CK和CF比較，MF和CMF50均提高了土壤可溶性有機碳，並提高DOM中難分解的類木質素組分的豐度，尤其是MF顯著提高DOM的化學分子多樣性；但MF和CMF50均降低DOM中類脂組分以及含氮DOM組分的相對豐度：類蛋白質/氨基酸以及含氮的類不飽和烴。通過對土壤細菌16SrDNA分析，發現富營養型細菌（r-strategists）成為MF和CMF50優勢群落；但土壤DOM中的難分解組分類木質素與土壤氮的淨礦化量、寡營養型細菌（Chloroflexi,K-strategists）、厭氧屬Anaerolinea和Bellilinea呈負相關關係，而類蛋白質/氨基酸和類脂組分與土壤氮的淨礦化量以及細菌Anaerolinea 和 Bellilinea呈正相關關係。這說明MF和CMF50提高了稻田土壤DOM中難分解的類木質素組分，且降低土壤氮淨礦化量。長期采用CF施肥模式導致土壤容重提升和細菌Anaerolinea 和 Bellilinea等厭氧微生物數量增加，加速土壤氮的淨礦化量，且降低土壤可溶有機碳和總有機碳含量。相關研究結果為水稻化肥減量增效施肥模式提供理論基礎。

　　本研究在國家重點研發（2016YFD0200402）、國家自然科學基金-麵上項目（42177337）、國家自然青年基金（42107050）、廣州市基礎與應用基礎研究項目（2023A04J0788）和廣東省農科院人才引進項目（R2021YJ-YB2003）等項目的資助下完成。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11104-023-06203-3

牛糞有機肥替代化肥調控土壤可溶性有機質化學多樣性介導土壤氮礦化和碳累積的微生物學機製