耕作管理调节了大规模环境中土壤微生物组的分类结构和功能结构

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Tillage Management Modulates Taxonomic and Functional Structure of Soil Microbiome in Large-scale Environments

土壤耕作方式对微生物功能的影响研究显示，免耕（NT）和传统耕作（CT）在遗传与环境信息处理基因丰度上差异显著，NT系统微生物更具调控和适应能力，而CT系统更侧重资源代谢。该研究基于澳大利亚和中国长期定位试验，通过宏基因组测序发现功能潜力响应耕作方式比物种组成更直接，揭示结构功能可能解耦。

　　

摘要

目的

耕作管理对细菌群落和土壤功能微生物组的影响已得到广泛研究，但很少从全球范围的不同环境角度进行探讨。在这些不同环境中，气候、土壤类型和土地利用历史可能会对研究结果产生显著影响。

方法

在本研究中，我们对澳大利亚和中国的长期田间试验（分别采用免耕（NT）和传统耕作（CT）方式）进行了宏基因组测序，并建立了基因目录。

结果

耕作管理显著影响了富集基因的功能组成，且这种影响在两种种植环境中均保持一致。与CT相比，NT条件下与遗传信息处理相关的基因富集程度更高（33% vs 15%），与环境信息处理相关的基因富集程度也更高（21% vs 5%）；而CT条件下与代谢相关的基因富集程度更高（60% vs 31%）。这些结果表明，免耕系统可能更有利于具有较强调控和适应能力的微生物群落，而传统耕作系统则更有利于那些专门从事资源利用和代谢转化的微生物群落，这可能导致土壤养分循环和生态系统服务的差异。在澳大利亚的实验中，NT条件下土壤中硝酸盐含量较高，可能是由于其土壤宏基因组中硝化相关基因的相对丰度较高。

结论

我们的研究发现表明，土壤微生物组的功能潜力对耕作的响应比其分类组成更为直接，这暗示了结构与功能之间的脱钩现象。