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在盐碱地中，土壤盐害和磷（P）限制问题突出。研究人员针对盐碱地水稻种植展开研究，发现其能降低土壤盐碱度，减少微生物耐盐基因丰度和相关基因网络互作，还影响 P 循环基因。这为盐碱地资源管理提供了依据。
在广袤的大地上，土壤盐碱化问题日益严峻。气候变化和极端气候事件，如干旱、洪涝，使得高盐地质基质中的盐分大量释放，导致土壤盐碱化风险不断攀升。盐碱地中高浓度的钠离子（Na?）和氯离子（Cl?），就像微生物的 “毒药”，会让微生物细胞脱水，严重影响其生存。不仅如此，盐碱土中过高的交换性钠（ESP > 15%）和 pH 值（pH > 8），还会抑制微生物的活性，破坏土壤中的养分循环，尤其是磷（P）循环。
磷，对于维持生态系统的平衡和养分循环至关重要。可在盐碱地中，高比例的 Na?/Ca2?和 Ca2?/Mg2?会与有效磷发生反应，形成不溶性的磷酸钙矿物质，使得磷的有效性大幅降低。而且，盐碱地中高盐离子强度和磷矿物质的低溶解性，让磷在土壤中被牢牢固定，难以扩散，进一步限制了其生物有效性。因此，如何缓解盐碱地的盐胁迫和磷限制，成为了盐碱地资源管理和修复的关键难题。
与此同时，水稻种植作为一种经济有效的盐碱地改良方法，被广泛应用。但人们并不清楚，水稻种植会对盐碱地土壤中耐盐基因和磷循环基因的相对丰度及其关系产生怎样的影响。为了解开这些谜团，来自中国吉林省的研究人员，在松嫩平原的乾安县开展了一项深入研究。他们的研究成果发表在《Applied Soil Ecology》上，为盐碱地的治理和利用提供了重要参考。
研究人员采用了宏基因组分析（metagenomic analysis）这一关键技术。他们选取了松嫩平原的盐碱荒地土壤（WL），以及种植水稻 10 年、21 年和 30 年的盐碱地土壤作为研究样本。通过对这些样本进行宏基因组分析，全面探究土壤中的基因信息以及它们与环境因素之间的关系。
盐碱地水稻开垦后的土壤性质变化
研究发现，随着水稻种植年限的增加，土壤的 pH 值、电导率（EC）、交换性钠百分比（ESP）、钠吸附比（SAR）和交换性钠（ExNa）值均呈现下降趋势。例如，WL 地块中交换性 Na?的含量分别是 10Y、21Y 和 30Y 地块的 3.0 倍、3.1 倍和 4.1 倍。与 WL 地块相比，10Y、21Y 和 30Y 地块的 ESP 分别下降了 51.1%、56.3% 和 56.6% 。这表明水稻种植有效降低了土壤的盐碱性质，缓解了微生物面临的渗透胁迫。
盐碱地水稻种植对磷有效性和土壤酶活性的影响
长期在盐碱地种植水稻，不仅降低了土壤的 pH 值和盐碱度（EC、SAR 和 ESP），还增加了土壤中不稳定态磷（labile P）和中度不稳定态磷（moderately labile P）的含量，提升了土壤肥力。在种植 30 年水稻的土壤中，虽然不稳定态磷的比例低于 10 年和 21 年的地块，但稳定态磷的比例达到最低，中度不稳定态磷的比例达到最高。这说明长期水稻种植对土壤磷的形态转化产生了重要影响。
盐碱地水稻种植对磷循环基因和耐盐基因的影响
相比种植 10 年和 21 年水稻的盐碱地土壤，种植 30 年水稻的土壤中，不稳定态磷、中度不稳定态磷和有机磷的含量增加，这使得参与有机磷矿化的基因（phoD）和无机磷溶解的基因（gcd）的相对丰度降低，而参与低亲和力无机磷酸转运体的基因（pit）的相对丰度增加。此外，长期水稻种植降低了土壤 pH 值，导致无机磷溶解基因的丰度下降。土壤磷有效性的提高缓解了磷限制，使得 21 年和 30 年种植地块中磷循环基因网络的复杂性低于 10 年地块。同时，水稻种植还减少了微生物耐盐基因的丰度，以及耐盐基因与磷循环基因之间的网络相互作用。
综合来看，该研究表明盐碱地种植水稻能够降低土壤的 pH 值和盐碱度（ExNa、EC、SAR 和 ESP），增加土壤有机质（SOM）、不稳定态磷和中度不稳定态磷的含量。种植水稻的土壤中 pH 值的降低和磷有效性的提高，降低了土壤碱性磷酸酶（ALP）的活性，减少了土壤有机磷矿化（phoD）、无机磷溶解（gcd）和磷饥饿响应相关基因的丰度，同时增加了参与磷转运的基因丰度。这些研究结果为盐碱地的合理开发利用提供了科学依据，有助于制定更有效的盐碱地改良策略，促进盐碱地生态系统的恢复和可持续发展。
