绿色翻压对豫中烟田土壤化学特性及微生态的影响机制研究

为解决长期化肥过量施用导致的烟田土壤生物活性低、结构差等问题，河南农业大学团队通过6种绿肥翻压实验，发现黑麦草(HM)处理显著提升土壤碱性磷酸酶(AKP)和过氧化氢酶(CAT)活性20.54%-61.98%，微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)分别增加99.59%和61.07%，并改变细菌/真菌群落结构。该研究为改善烟田土壤健康提供了理论依据，成果发表于《BMC Microbiology》。

　　

烟草是我国重要的经济作物，但长期过量施用化肥导致烟田土壤出现生物活性降低、结构恶化、有机质减少等一系列问题，严重制约了优质烟叶的生产。这一现象在豫中烟区尤为突出，如何通过生态友好的方式改善土壤健康成为亟待解决的难题。绿肥作为一种安全清洁的生物肥料，在改善土壤结构、促进养分循环方面具有独特优势，但不同种类绿肥对烟田土壤微生态的影响机制尚不明确。

针对这一科学问题，河南农业大学烟草栽培团队在典型浓香型烟区——河南平顶山郏县采集土壤样本，选取大麦(DM)、黑麦草(HM)、紫花苜蓿(MX)、毛叶苕子(SZ)、油菜(YC)和紫云英(ZY)6种绿肥进行室内模拟培养实验。研究通过测定土壤碳氮组分、微生物群落结构和酶活性等指标，结合宏基因组测序技术，系统解析了绿肥翻压对土壤微生态的影响机制。相关成果发表在微生物学领域权威期刊《BMC Microbiology》。

研究采用的关键技术包括：1) 室内模拟培养系统（设置30000 kg/hm^-2翻压量，28天自然分解）；2) 土壤化学特性分析（测定pH、有机质、硝态氮NO₃^--N等）；3) 微生物生物量碳氮(MBC/MBN)测定；4) 酶活性检测（脲酶UE、蔗糖酶SC等）；5) 16S rDNA和ITS2高通量测序；6) PICRUSt2功能基因预测分析。

绿肥翻压对土壤化学特性的影响

研究发现所有绿肥处理均显著提高土壤有机质、硝态氮和铵态氮含量。其中黑麦草(HM)处理效果最突出，使土壤有机质和铵态氮分别增加25.48%和18.15%。紫云英(ZY)处理对硝态氮的提升最显著（21.19%）。除紫花苜蓿(MX)外，其他处理均显著增加微生物生物量碳氮，HM处理使MBC和MBN分别提升99.59%和61.07%。

土壤酶活性的变化

绿肥翻压显著影响四种土壤酶活性。HM处理使碱性磷酸酶(AKP)和过氧化氢酶(CAT)活性分别提高61.98%和20.54%；毛叶苕子(SZ)处理使脲酶(UE)活性增加46.52%；大麦(DM)和紫云英(ZY)处理对蔗糖酶(SC)的促进作用最明显（增幅56.71%-57.81%）。

微生物群落多样性特征

细菌α多样性分析显示，大麦(DM)处理显著降低细菌Shannon和Simpson指数；真菌群落中，毛叶苕子(SZ)处理显著降低真菌多样性。NMDS分析表明绿肥翻压显著改变细菌群落结构，但对真菌群落影响较小。

微生物群落组成变化

在门水平上，变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)是优势细菌群落。HM处理显著增加变形菌门丰度；MX处理使拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度显著升高。真菌群落中，子囊菌门(Ascomycota)占主导地位（>50%），SZ处理显著增加被孢霉门(Mortierellomycota)丰度。LEfSe分析鉴定出29个差异细菌物种（LDA>3.5）和29个差异真菌物种（LDA>4）。

碳氮循环功能基因丰度

HM处理表现出最强的碳固存能力，三羧酸循环关键基因icd和korB丰度最高；在氮循环方面，HM处理的氨单加氧酶基因(amoABC)和固氮基因(nifK/nifD/nifH)丰度均居首位。有趣的是，HM处理还使反硝化过程中的nosZ基因丰度显著增加，可能有助于减少N₂O排放。

该研究首次系统揭示了不同绿肥翻压对豫中烟田土壤微生态的影响机制。黑麦草(HM)处理表现出最优异的综合效果，不仅能显著提升土壤养分含量和酶活性，还能通过调控微生物群落结构和功能基因丰度，增强土壤碳固存和氮矿化能力。研究结果为烟田土壤健康管理提供了重要理论依据：选择C/N比适中的禾本科绿肥（如黑麦草）进行翻压，可能是改善烟田土壤微生态的有效措施。这一发现不仅对烟草种植具有指导意义，也为其他经济作物的生态栽培提供了参考范式。未来研究可进一步结合田间试验验证室内模拟结果，并探索绿肥-微生物互作的具体分子机制。