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肥料及施肥技术创新团队发现种植利用绿肥内源驱动土壤自生固氮的证据
发布者：管理员发布时间：2023-02-20作者：周国朋来源：肥料及施肥技术团队点击量：
近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所肥料及施肥技术创新团队基于西北灌漠土长期施肥试验，系统研究了不同施肥制度下的土壤固氮潜力及有关作用机制。相关成果以“Synergistic effects of diazotrophs and arbuscular mycorrhizal fungi on soil biological nitrogen fixation after three decades of fertilization”为题发表在国内新创著名期刊《iMeta》上。
生物固氮是陆地生态系统氮素循环过程中的重要一环。生物固氮是消耗能量的过程，很多固氮菌具有兼性营养的特性，富营养环境中将优先利用有效养分来维持营养生长。理论上，农业土壤大量的氮肥投入会降低固氮微生物的固氮功能以及给农业生产带来的贡献。生物固氮过程（尤其豆科植物根瘤共生固氮）往往受菌根真菌（AMF）的调控，近些年也有证据表明菌根真菌也可以通过调节根际或菌丝际的养分状况影响土壤固氮菌的自生固氮活性。尽管已有研究报道施肥能够改变固氮菌与菌根真菌之间的种间关系，但二者关系的变化对土壤自生固氮潜力的影响尚不清楚。
本研究与施肥降低土壤自生固氮潜力这一传统认知不同，长期施肥（尤其种植利用绿肥）可促进土壤自生固氮，这与长期施肥提高了土壤固氮菌、菌根真菌及二者共现网络中的关键生态集群Module #0（ Skermanella , Azospirillum 和 Glomus 为主）的丰度相关。同时，基于固氮菌与菌根真菌共现网络特征发现，长期施肥（尤其有机施肥）削弱了固氮菌与菌根真菌之间的协同关系，表明高肥力水平下土壤自生固氮过程可能不再依赖菌根真菌传输养分。然而，长期种植利用绿肥加强了关键生态集群Module #0中固氮菌与菌根真菌之间的协同关系，此类协同关系与土壤自生固氮潜力呈显著正相关，这同样也支撑了种植利用绿肥下土壤具有较高的自生固氮潜力。本文首次发现了种植利用绿肥内源驱动土壤自生固氮的证据，同时为研究土壤自生固氮与菌根真菌的关系奠定基础。
图1长期施肥对土壤自生固氮潜力、固氮菌及菌根真菌群落的影响
图2固氮菌与菌根真菌共现特征（A、B）、主要生态集群对施肥的响应（C）及种间存在协同关系的固氮菌与菌根真菌丰度特性（D）
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所周国朋博士为第一作者，曹卫东研究员为通讯作者。研究得到了国家重点研发计划（2021YFD1700200）、国家绿肥产业技术体系（CARS-22）项目的共同资助。
引用格式：
Zhou G.P, Fan K.K, Li G.L., Gao S.J., Chang D.N., Liang T., Li S., Liang H., Zhang J.D., Che Z.X., Cao W.D. 2023. Synergistic Effects of diazotrophs and arbuscular mycorrhizal fungi on soil biological nitrogen fixation after three decades of fertilization. iMeta. e81.
原文链接：
https://doi.org/10.1002/imt2.81.
