作物轮作提升土壤微生物网络复杂性与功能性的全球Meta分析

本文通过整合全球1490个细菌和757个真菌测序样本，系统揭示作物轮作通过重塑土壤微生物群落结构（如显著提升真菌丰富度25.35%）、增强微生物网络稳定性，并激活氮循环（硝化/反硝化）及代谢功能通路，为农业可持续发展提供微生物学依据。

　　

Highlight

作物轮作显著提升真菌丰富度25.35%和香农多样性8.48%，但对细菌多样性影响不显著。轮作通过增加Gemmatimonadetes、Actinobacteria等有益菌门，降低Planctomycetes、Chloroflexi等菌门，重构微生物群落组成。微生物共现网络分析表明，轮作系统下细菌和真菌网络复杂性及稳定性显著增强。功能注释显示，轮作富集了参与土壤氮循环（氨化、硝化、反硝化）和代谢功能（氨基酸、碳水化合物、脂质及能量代谢）的微生物群，同时降低病原菌丰度。

Discussion

多样化轮作已被证实能提升土壤养分、抑制杂草病虫害并提高作物产量。本研究进一步从全球尺度证明，轮作通过增强微生物网络复杂性和功能潜力，缓解病原菌威胁，为农业生态系统可持续管理提供理论支持。轮作对微生物群落的积极影响可能与植物根系分泌物多样性、土壤结构改善及生态位分化密切相关。

Limitations and future perspectives

本研究基于封闭参考数据库（SILVA/UNITE）整合全球扩增子测序数据，虽揭示宏观规律，但分辨率受限。未来需结合宏基因组学、代谢组学等多组学技术，深入解析轮作下微生物功能表达机制及环境驱动因素。