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沈陽生態所在保護性耕作條件下細菌調控土壤有機質積累的時間尺度效應方面取得進展
免耕結合玉米秸稈覆蓋可促進土壤有機質積累。土壤細菌群落對生境變化敏感，通過調控碳氮循環控制土壤有機質庫形成過程。但是，在長期保護性耕作條件下，細菌介導土壤有機質量質變化的時效性及控制機制尚不明確。本研究通過對不同秸稈覆蓋年限(0年、6年、10年和14年)下土壤細菌群落結構和代謝功能潛力進行系統分析，揭示了我國東北地區長期玉米秸稈覆蓋對細菌群落特征和演變規律的影響。相較于地上部秸稈全部移除處理，秸稈連續還田6年后，細菌群落呈現出活躍生長代謝特征，表現為系統發育多樣性提升、富營養和寡營養細菌比值增高、種間互作網絡復雜度增加，以及生物合成潛力增強;秸稈連續還田10年后，細菌群落變化趨勢類似，但伴隨放線菌門與其他菌種間競爭加劇;至秸稈連續還田14年時，細菌群落碳水化合物合成效率降低。與此同步，土壤有機質含量在秸稈還田10和14年后分別增加了42.7%和53.6%，碳氮比升高，且秸稈還田14年時，活性碳組分顯著提升。
上述細菌群落與土壤有機質庫演變的時序協同規律表明，保護性耕作條件下土壤有機質庫的構建經歷了從細菌初始饑餓緩解的穩定周轉階段，到群落功能競爭性重塑推動的快速積累階段，最終到群落碳代謝效率權衡時期實現有機質量與碳可利用性的同步提升。結構方程模型進一步證實，土壤富營養和寡營養細菌的比值以及細菌生長策略對碳有效性反饋的時間特征，是調控土壤有機質質量演變的核心路徑。本研究將細菌群落特征與土壤有機質積累階段進行了關聯，為深入解讀黑土地保護性耕作技術維持和提升土壤有機質的機制提供了微生物學參考。
研究成果以How bacterial traits scale to soil organic matter pool buildup revealed by long-term maize straw mulching experiment為題于2025年6月發表在Agriculture, Ecosystems & Environment期刊上。中國科學院沈陽應用生態研究所博士研究生賀章咪和副研究員朱雪峰為共同第一作者，何紅波研究員為通訊作者。該研究得到中國科學院先導專項A類項目、國家自然科學基金區域創新發展聯合基金、青年科學基金以及沈陽市科學技術計劃自然科學基金專項的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167880925003482?via=ihub
玉米秸稈覆蓋不同持續時間下土壤細菌群落與有機質量質協同機制示意圖
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