研讨提醒历久施肥克制根际微生物固氮的感化机制

生物固氮是地球上最主要的生态进程之一，在农田生态零碎中，作物总生物量中年夜约24%的氮起源于微生物的非共生固氮进程。根际是农田泥土中微生物最为活泼的区域，根际中固氮微生物群落与作物的发展毫不相关。但是，历久以来，年夜量化肥及无机物料的投入年夜年夜下降了农田泥土微生物的固氮感化。近年来，泥土固氮功效微生物的研讨次要集中在固氮菌群落及其影响身分，但是，对历久施肥克制根际微生物固氮的感化机制鲜有研讨。比来，中国迷信院南京泥土研讨所研讨员褚海燕课题组基于安徽蒙城35年历久定位施肥试验平台（设置不施肥、单施NPK肥、NPK+秸秆、NPK+猪粪、NPK+牛粪等五种分歧处置），应用高通量测序与ARA固氮活性测定技巧，研讨了历久分歧施肥治理对小麦根际固氮活性及其相干功效微生物的影响机制。研讨发明，历久的分歧施肥治理均年夜幅度下降了根际与非根际泥土的固氮活性（50%）。经过共存关系收集与随机丛林模子剖析，辨认了与固氮活性最亲密相干的症结微生物集群，其次要由寡养分型的地杆菌（Geobacter spp）占优势。零碎发育旌旗灯号剖析发明这些症结固氮微生物菌群在历久不施肥的情况下是零碎发育集合的，而施肥招致其零碎发育出现随机性形态，标明历久施肥治理下的泥土情况已不克不及自动选择与固氮活性亲密相干的症结固氮菌群，由此形成泥土固氮功效的弗成逆丧失。进一步经过构造方程模子解析历久分歧施肥影响固氮活性的机制：施肥既能直接影响泥土固氮活性，也能经过影响泥土理化性质与固氮菌群落直接影响泥土固氮活性；个中，根际效应的负反应感化形成了根际固氮活性的进一步下降。该研讨耦合根际泥土固氮进程与症结固氮菌集群，从零碎发育机制上解析了历久施肥克制根际特定固氮菌集群的发展与功效，为集约化农业配景下泥土生物多样性维护及生态零碎功效发扬供给迷信根据。研讨结果揭橥在国际期刊Microbiome上，博士生范坤坤为论文第一作者，研讨员褚海燕为论文通信作者。该研讨获得西班牙阿利坎特年夜学、安徽省农科院泥土肥料研讨所、中科院城市情况研讨所的协作，以及国度天然迷信基金、中科院B类先导专项“泥土—微生物零碎功效及其调控”的赞助。同时，在中科院南京分院“迷信探求运动”项目标支撑下南京师范年夜学从属中学三位同窗也介入了部门任务。（ 100yiyao.com）