来源:Soil Ecology Letters 发布时间:2022/12/26 10:33:32
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SEL | 前沿研究:有机-无机配施所建立的土壤和根际微生物网络更稳定

论文标题:Combined organic-inorganic fertilization builds higher stability of soil and root microbial networks than exclusive mineral or organic fertilization(有机-无机配施所建立的土壤和根际微生物网络更稳定)

期刊:Soil Ecology Letters

作者:Luhua Yang, Renhua Sun, Jungai Li, Limei Zhai, Huiling Cui, Bingqian Fan, Hongyuan Wang, Hongbin Liu

发表时间:02 Jun 2023

DOI:10.1007/s42832-022-0142-6

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本文利用长期定位实验,研究了潮土、潮褐土、黑土3类农田土壤在不同种植模式施肥制度下对土壤和作物根际细菌群落的影响。研究发现,相比单施化肥和有机肥处理,有机-无机配施农田土壤和作物根际微生物的网络稳定性更高。

文章简介

植物的健康和生长性能高度依赖于土壤和根际微生物。农业管理对土壤微生物群落的影响已得到广泛研究。然而,目前我们对作物根际微生物群落组成及其稳定性的了解甚少,其是否遵循与土壤微生物群落相同的模式并不清楚。本文利用长期定位实验,研究了潮土、潮褐土、黑土3类农田土壤在不同种植模式施肥制度下对土壤和作物根际细菌群落的影响。主坐标分析(PCoA)表明,将所有样品考虑在内,微生物群落组成的土壤类型间差异明显;且相比根际微生物群落结构,土壤微生物群落表现出较高的多样性。研究发现,相比单施化肥和有机肥处理,有机-无机配施农田土壤和作物根际微生物的网络稳定性更高,表明有机-无机配施形成的农田微生态系统具有更强的抗逆性和抗病性。

施肥对根际微生物群落结构的影响大于土壤微生物,且根际微生物群落结构主要受氮素调控,而土壤微生物群落主要受土壤pH和有机质的调控。放线菌门(Actinobacteria)在单施化肥土壤中表现出选择性富集特征;酸杆菌(Acidobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)在根际微生物中占主导地位,且有机肥施用会促进二者的富集。根际中酸杆菌(Acidobacteria)占施肥敏感性OUTs的28%,而在土壤中仅占14%。拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)是有机肥处理的主要驱动菌群,尤其厚壁菌门在增施粪肥处理中的巨大优势,可作为过量施肥的标志性微生物。我们的研究结果展示了土壤和根际微生物群落对不同施肥制度的响应,有助于更好地理解施肥策略对农业可持续发展的作用。

摘要

Plant health and performance are highly dependent on the root microbiome. The impact of agricultural management on the soil microbiome has been studied extensively. However, a comprehensive understanding of how soil types and fertilization regimes affect both soil and root microbiome is still lacking, such as how fertilization regimes affect the root microbiome?s stability, and whether it follows the same patterns as the soil microbiome. In this study, we carried out a long-term experiment to see how different soil types, plant varieties, and fertilizer regimens affected the soil and root bacterial communities. Our results revealed higher stability of microbial networks under combined organic-inorganic fertilization than those relied solely on inorganic or organic fertilization. The root microbiome variation was predominantly caused by total nitrogen, while the soil microbiome variation was primarily caused by pH and soil organic matter. Bacteroidetes and Firmicutes were major drivers when the soil was amended with organic fertilizer, but Actinobacteria was found to be enriched in the soil when the soil was treated with inorganic fertilizer. Our findings demonstrate how the soil and root microbiome respond to diverse fertilizing regimes, and hence contribute to a better understanding of smart fertilizer as a strategy for sustainable agriculture.

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SEL虚拟专辑文章合集

土壤生物地球化学循环

1. 生物炭和生物风化矿粉通过碱化土壤增强无机碳固存

2. 土壤微生物碳利用效率对气候变暖的响应

3. 长期增温对青藏高原土壤生态酶活性及初始微生物养分限制无影响

4. 氮添加对白羊草地群落中不同功能物种植物-土壤-微生物化学计量特征的影响

5. 土壤磷决定了退耕还林过程丰富和稀有细菌群落的独特构建策略

6. 不同施肥对稻田土壤氧氨氧化活性、丰度及群落组成的影响

7. 土壤总氮矿化的根际效应:整合分析

8. 水稻生育期二氧化碳升高和氮肥施用对收获后土壤团聚体中根际沉积碳去向的影响

土壤微生物生态学

1. 重新认识菌根:菌根真的如普遍认为的那样重要吗?

2. 土壤pH驱动紫金山小海拔尺度下土壤细菌群落的分异

3. 一平方米的土壤中生活着多少种细菌和古菌?

4. 土壤颗粒和水分相关因子驱动了锡林河流域河床-河漫滩-阶地连续体细菌群落的分异

5. 长期秸秆还田影响土壤细菌群落与硅形态相互转化的关系及提高水稻产量

6. 间作系统中丛枝菌根真菌的作用与变化

7. 细菌和真核生物群落的相互作用可能对对虾养殖池塘土壤生态系统的贡献

8. 不同农艺措施对根际和根区土壤细菌群落的影响

9. 植物通过根系分泌物招募假单孢菌协助抵抗地上部病原菌侵染

土壤污染与修复

1. 黄土高原土壤微生物介导的酶促进了采后复垦人工林的次生演替

2. 结合宏基因组学评估消毒剂使用对土壤微生态的潜在风险

3. 新型生物炭物理结构和化学组成变化对水溶液中铜的吸附影响和机理研究

4. 重金属污染增加土壤微生物碳限制:来自生态酶化学计量学的证据

5. 两种水稻根系Cd胁迫响应的表型和代谢组学分析

6. 改性粉煤灰对Cd和Pb污染土壤的修复

7. 有机磷系阻燃剂在土壤-植物体系中的环境行为和生态效应

8. 性激素在水-土或沉积物体系中的吸附-解吸

9. 重金属污染土壤热固化修复再利用生态风险和人体健康风险评价方法体系构建

土壤动物及其生态功能

1. 数据库和引物的选择对长白山不同植被土壤线虫群落组成的影响

2. 在微田间实验中施肥和杂草物种丰富度对土壤线虫群落影响

3. 植物资源输入对土壤线虫能量通量的影响受气候和植物资源类型的影响

4. 黑土农田区域和局域尺度蜘蛛、甲虫和蚂蚁的beta多样性分析

5. 纳米银在土壤动物食物链中积累和转移的潜在风险及对N元素传递的影响

6. 蚯蚓在长期免耕土壤中促进了根系来源碳向土壤大团聚体的累积

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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