论文标题：Organic fertilizers shape the bacterial communities harboring pqqC and phoD genes by altering organic acids, leading to improved phosphorus utilization

期刊：Soil Ecology Letters

作者：Liying Zhi, Bangxiao Zheng, Yunjie Xu, Jiayang Xu, Josep Peñuelas, Jordi Sardans, Yixiao Chang, Shuquan Jin, Hong Ying, Kai Ding

发表时间：14 Jan 2025

DOI：10.1007/s42832-025-0296-0

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本研究通过高通量测序（high-throughput sequencing）和定量聚合酶链反应（qPCR）技术，分析了不同施肥处理对土壤中携带pqqC和phoD基因的细菌群落的影响。研究表明，有机肥和无机肥均会改变土壤pH值，进而影响土壤中草酸、葡萄糖酸和琥珀酸等有机酸的含量。有机酸的分泌改变了pqqC和phoD基因细菌群落的组成，增强磷的溶解能力。无机肥通过提高土壤pH值来增加磷溶解细菌的数量，而有机肥不仅能够促进这些细菌群落的生长，还能维持土壤中磷的含量，直接支持植物对磷的利用。此外，乳酸和葡萄糖酸的含量在施用有机肥后增加，它们不仅能通过提高土壤pH值间接影响磷溶解细菌的丰度，还能直接影响土壤中有效磷的含量。同时，氮（N）和钾（K）与磷肥的联合施用能够进一步优化微生物与植物之间的相互作用，为农业中更高效的磷利用提供了新的思路。

磷（P）是农业生产中不可或缺的营养元素，但其管理面临着土壤自然磷循环被破坏的挑战，尤其是由于过度施肥导致的土壤酸化和磷素有效性降低。近年来，研究逐渐聚焦于施肥对土壤微生物群落和有机酸分泌的影响，这些因素在磷的溶解和利用中起着关键作用。

本研究选取普通农田土壤，利用高通量测序和定量PCR等先进技术，研究了在不同肥料施用的影响下溶磷微生物群落的变化以及土壤有机酸含量的变化，设置了8个不同处理组(CK0、CK1、NK、NKHP、NKFP、HOM、FOM和NKPOM)。研究发现，有机肥和无机肥均能显著改变土壤的pH值，进而影响土壤中草酸、葡萄糖酸和琥珀酸等有机酸的含量。这些有机酸的分泌进一步改变了携带pqqC和phoD基因的细菌群落结构，从而增强磷的溶解能力。pqqC和phoD基因分别与细菌的磷溶解能力密切相关，而这些细菌在土壤中磷的有效化过程中发挥着关键作用。

研究结果表明：

无机肥通过提高土壤pH值来增加磷溶解细菌的数量，从而提升土壤中磷的有效性。

有机肥不仅能够促进这些细菌群落的生长，还能维持土壤中磷的含量，直接支持植物对磷的利用。

施用有机肥后，土壤中乳酸和葡萄糖酸的含量增加，这些有机酸不仅能通过提高土壤pH值间接影响磷溶解细菌的丰度，还能直接影响土壤中有效磷的含量。

氮（N）和钾（K）与磷肥的联合施用能够进一步优化微生物与植物之间的相互作用，为农业中更高效的磷利用提供了新的思路。本研究进一步探讨了有机肥与无机肥在磷管理中的作用，为农业可持续发展提供了新的视角和实践指导。

随着全球人口增长和粮食需求的增加，如何高效利用有限的磷资源已成为全球关注的焦点。这项研究为农业生态系统中磷的高效利用提供了新的解决方案，推动农业向更加绿色、可持续的方向发展。

作者及团队介绍

支丽英（第一作者），中国科学院城市环境研究所2022级硕士研究生（福农联培），研究方向土壤微生物学。

丁恺（通讯作者），副研究员，博士。现为福建省土壤肥料学会副理事长，民盟福建生态专委会委员。研究方向为土壤微生物学与生物地球化学过程。主要从事功能菌分选以及磷素活化的微生物机制、我国典型土壤解磷库特征及溶磷菌资源的区域分异规律、土壤磷素转化与碳氮耦合的微生物机制及调控土壤氮磷转化的农艺措施等研究。主持国家自然科学基金青年项目，福建省自然科学基金，浙江省 “尖兵”研发计划项目课题，宁波市重大科技攻关项目课题和企业政府合作项目十余项，参与中国科学院战略先导专项A类和B类，科技部重点研发专项等多个合作项目。目前以第一或通讯作者在Science of Total Environment、 Science Bulletin等期刊发表论文10余篇，申请发明专利2项，授权发明专利1项（第一发明人）。

郑邦晓（通讯作者），厦门理工学院副教授，入选2022年福建省海外高层次引进人才。长期从事农业微生物学和城市生态学等相关研究，目前在Global Change Biology、Soil Biology and Biochemistry、Science Bulletin等期刊上发表SCI论文30余篇。主持国家科技部、芬兰科学院、省重点和人才类项目等十余项。

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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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