肥料管理和施用方式不仅直接影响作物产量，也显著驱动土壤微生物群落的变化。而微生物群落对长期施肥的响应关乎到肥料养分的高效利用和农业生产力的提高。为此，东北地理所的科研人员联合黑龙江省农科院土肥所、黑河分院及吉林省农科院研究团队，利用黑土区三个30余年的黑土野外定位施肥平台，对比研究了化肥与有机肥4种施肥方式下的微生物群落变化。前期利用高通量扩增子测序技术的研究发现，地域差异是驱动黑土微生物群落分布的主导因素，但施肥在局部地区起显著调控作用；有机肥施用促进黑土富营养型及作物潜在有益菌的生长，而长期添加化肥会降低微生物多样性的同时富集了潜在作物病原菌。
　　在此基础上，团队进一步利用高通量宏基因组测序技术，针对黑土农田碳氮循环功能基因进行分析。结果显示，单施有机肥或与化肥配施显著改变黑土碳氮功能基因的群落结构，增加了纤维素和果胶降解的涉碳基因丰度；而长期单施化肥显著积累了黑土氨氧化作用相关功能基因丰度，可能导致硝酸盐富集淋失及N2O排放增加（图1）；同时发现长期有机肥添加显著富集同化和异化硝酸盐还原作用相关功能基因，这有助于提升黑土铵态氮含量及氮肥利用率（图2）；然而，有机肥化肥配施会进一步导致黑土反硝化作用相关功能基因丰度的显著增加，表明过量氮素养分投入可造成土壤氮素通过气态形式损失的风险（图2）。该研究为推进黑土区化肥减量化，构建有机肥施用长效机制提供微生物学理论依据。
　　宏基因组学研究成果最近发表在国际期刊Geoderma上。农田分子生态学科组项目副研究员胡晓婧为第一作者，王光华研究员为通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（XDA28020201）的资助。

　　图1. 东北黑土区不同施肥制度对土壤碳循环功能基因的影响

　　图2. 东北黑土区不同施肥制度对土壤氮循环功能基因的影响
　　论文信息如下：
　　Hu X, Gu H, Liu J, Wei D, Zhu P, Cui X, Zhou B, Chen X, Jin J, Liu X, Wang G. Metagenomics reveals divergent functional profiles of soil carbon and nitrogen cycling under long-term addition of chemical and organic fertilizers in the black soil region. Geoderma. 2022. 418: 115846. doi: 10.1016/j.geoderma.2022.115846.

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