東北地理所在增溫和秸稈還田耦合對黑土農田土壤微生物養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分，該過程對土壤生物地球化學循環至關重要。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，進而調控微生物營養限制的變化尚不明晰。
為此，東北地理所土壤物質循環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，通過測定土壤養分含量、土壤微生物生物量、碳氮磷循環功能微生物基因拷貝數（基于高通量測序技術）和土壤碳氮磷循環相關胞外酶活性，計算得出微生物養分限制情況。
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），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分限制的影響機制，進一步加深了對溫帶農田生態系統養分循環的認識。
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分限制的影響途徑
研究成果近期發表在農林科學國際期刊《Applied Soil Ecology》上。土壤物質循環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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