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| SEL | 前沿研究：有机肥和化肥配施利于砂姜黑土氮循环微生物群落的稳定 |
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论文标题：Combined application of organic manure and chemical fertilizers stabilizes soil N-cycling microflora（有机肥和化肥配施利于砂姜黑土氮循环微生物群落的稳定）
期刊：Soil Ecology Letters
作者：Ruibo Sun, Daozhong Wang, Zhibin Guo, Keke Hua, Xisheng Guo, Yan Chen, Binbin Liu, Haiyan Chu
发表时间：02 Nov 2022
DOI：10.1007/s42832-022-0165-z
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氮素是影响农田生产力最主要的元素之一，过量化肥的施用不仅导致了严重的环境问题，并且显著影响了土壤氮循环功能微生物群落。秸秆或有机肥与化肥的配施被认为有利于降低单施化肥引起的环境问题。关于不同有机物对土壤氮循环过程的影响已开展了广泛的研究，但是大部分研究都关注于其中某个或某些过程，关于秸秆和有机肥对土壤氮循环微生物群落的影响仍然缺乏全面的认识。此外，由于PCR技术在物种覆盖度和扩增准确性上的限制，基于PCR技术的研究结果可能存在一定的偏差。
本研究依托安徽省农业科学院蒙城马店试验站的长期定位实验，利用宏基因组学技术解析了单施化肥（NPK）、化肥配施秸秆（NPK+HS）、化肥配施猪粪（NPK+PM）和化肥配施牛粪（NPK+CM）对土壤氮循环功能微生物群落的影响。结果发现，与不施肥的对照处理（Control）相比，所有施肥处理都显著提高了氮循环微生物的整体丰度，但是NPK和NPK+HS处理对不同氮循环功能基因的影响更大。NPK处理显著改变了氮循环微生物群落组成，NPK+HS处理与NPK处理的影响相似，表明秸秆的添加并未有效降低化肥对氮循环微生物群落的影响；然而，NPK+PM和NPK+CM处理的微生物群落更接近于Control处理，表明化肥和有机肥的配施更有利于砂姜黑土氮循环功能微生物群落组成的稳定。进一步的分析发现，氮循环微生物群落变化主要与土壤pH相关，而NPK和NPK+HS处理显著降低了土壤pH，同时Beta-null模型的结果显示确定性过程在NPK和NPK+HS处理中对氮循环微生物群落构建中的贡献显著提高，说明土壤酸化引起的环境过滤过程导致了土壤氮循环功能微生物群落的变化；然而，碱性有机肥的施用则可以通过缓解土壤酸化而有利于土壤氮循环功能微生物群落的稳定，并由此保持氮素流动的平衡，减少氮素相关的环境问题。
以上结果推进了我们关于长期施肥下氮素相关环境问题的微生物学机制的认知，揭示了土壤酸化—氮素环境问题—氮循环功能微生物之间的密切联系和互作机制，同时强调了解决土壤酸化问题对土壤氮素管理的重要性。
图1 研究土壤中检测到的氮循环基因（A）；不同条件下总的氮循环功能基因丰度（B）；不同施肥处理各氮循环基因丰度（RPKM）（C）；氮循环功能基因对不同施肥处理的响应（LRR， log response ratio）（D）。
图2 氮循环功能微生物的主坐标分析（PCoA）图（A）；不同处理氮循环微生物群落的基于丰度的beta零模型偏差（Abundance-based β-null deviation）（B）；氮循环微生物生态网路模块及其与环境因子的相关性（C）。
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期刊简介
Soil Ecology Letters(SEL)由高等教育出版社与中国科学院城市环境研究所共同主办，SpringerNature海外发行。报道领域包括：土壤生物多样性、土壤互营和食物网、土壤微生物组、土壤—植物相互作用、土壤生物地球化学循环、土壤生物修复和恢复、土壤多功能性、土壤生物对环境变化的响应和适应、土壤生态过程的突破性技术、新理论和模型。栏目包括但不限于：letter to editor, perspective, review, rapid report, research article, commentary, SEL digest。
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