近日，华南农业大学教授王孝林团队与中国农业大学教授田长富团队合作，首次系统揭示了土壤pH调控通过“中和效应”重塑豆科植物根际根瘤菌群落的机制。该研究为通过精准土壤管理提高豆科作物固氮效率提供了理论依据。相关成果发表于《土壤与耕作研究》。

研究团队整合了3篇已发表论文中的rpoB基因高通量测序数据，对135个样本展开了跨区域元分析，成功揭示了豆科植物根际根瘤菌群落的生物地理格局及其关键驱动因子。PCoA结果分析显示，根瘤菌属的OTUs在根际中并未表现出与特定宿主植物（苜蓿、蚕豆、大豆）的显著关联。这表明严格的宿主特异性过滤可能是根和根瘤生态位的特征，而非根际。相反，样本的分散主要受地理分离的影响：来自甘肃和青海、西藏的样本聚集在一起，无论宿主植物是什么，这些样本均位于PCoA1的右侧（解释总方差的5.31%）。PERMANOVA分析识别出土壤pH和经度为根瘤菌群落变异的最强预测因子。

进一步的PCoA分析结果表明，经度与土壤pH呈负相关。该元分析表明，根瘤菌群落在区域尺度上受到土壤化学性质（如pH、养分）和空间梯度（经度、纬度）的共同塑造，尤其是pH和经度因素。这一发现为我们预测根瘤菌对环境变化的响应奠定了基础。

基于元分析结果，研究团队精心选取了三种不同pH背景的土壤：江西酸性土（pH 5.78）、山东中性偏酸土（pH 6.21）和西藏碱性土（pH 8.45）。针对每种土壤，设置了三种pH处理方式：酸化、碱化和对照。同时，种植了三种豆科植物：苜蓿、蚕豆和大豆，并定期浇水。9周后，收集根际土壤和根瘤样本，进行rpoB基因扩增子测序和根瘤菌株分类。

通过严谨的控制实验，研究团队发现在江西酸性土、山东中性土和西藏碱性土这三种不同pH背景的土壤中，酸碱双向调节均能有效提高根瘤菌的根瘤占据率。具体表现为，对酸性土壤进行碱化处理或对碱性土壤进行酸化处理，这种“中和效应”显著增强了根瘤菌的定殖能力。

网络分析结果显示，酸化和碱化处理均减少了共现网络的平均度，使群落结构得到简化。iCAMP分析发现，pH变化促进了根瘤菌群落的确定性组装过程。具体而言，pH变化通过选择性富集pH专性类群加强了确定性选择：在酸性条件下，慢生根瘤菌属得到富集；在碱性条件下，根瘤菌属和中慢生根瘤菌属得到富集。

进一步的CAP分析（约束主坐标分析）揭示了从根际到根瘤的区室化转变：根瘤菌群落对土壤来源和pH变化的敏感性逐渐减弱，而对宿主选择的响应逐渐增强。

该研究为针对性土壤管理提供了有力的理论支撑。通过调节土壤pH至中性范围，可以增强根瘤菌多样性，提高共生固氮效率，具体应用价值包括：一是精准接种策略；二是土壤改良指导；三是育种目标优化。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.still.2025.107050