探寻马铃薯种植中与 N2O 通量相关微生物物种，助力精准农业施肥管理

为探究不同氮肥施用方式下与 N2O 形成相关的指示微生物物种，研究人员开展了马铃薯种植土壤微生物群落研究。发现 64 种微生物与 N2O 通量显著正相关，部分属种或参与硝化反硝化过程，有助于施肥和养分管理。

　　

在农业生产的大舞台上，土壤微生物群落堪称幕后 “大管家”，默默掌控着诸多关键进程，其中就包括氧化亚氮（N₂O）的排放。N₂O 可不简单，它不仅是强效温室气体，在全球变暖的 “大戏” 里 “戏份” 颇重，还是破坏臭氧层的 “帮凶”。而在农田中，N₂O 的产生与土壤微生物的 “辛勤劳作” 息息相关。以往研究虽已表明，施肥、作物生长阶段等因素会影响土壤微生物群落的结构和功能，但具体哪些微生物在 N₂O 排放中起关键作用，仍是迷雾重重。

为了驱散这片迷雾，推动农业绿色可持续发展，来自未知研究机构的研究人员踏上了探索之旅。他们将目光聚焦在马铃薯种植的砂土土壤上，开展了一项旨在识别与不同氮肥施用方式（撒施或溶于灌溉水）诱导的 N₂O 形成相关的潜在指示微生物物种的研究。这项研究成果发表在《Applied Soil Ecology》杂志上，为农业领域的发展提供了重要的理论依据和实践指导。

研究人员主要运用了全长测序技术，对土壤微生物群落进行深度剖析。他们采集了不同氮肥处理、不同马铃薯生长阶段的土壤样本，借助全长测序技术，全面获取土壤微生物的物种信息，为后续分析奠定坚实基础。

研究结果主要分为以下几方面：

• 微生物群落结构特征：研究发现，总体的分类组成与先前报道的马铃薯种植土壤微生物群落结构相似。而且，微生物群落结构并未受到肥料的显著影响，但却呈现出与马铃薯植株不同发育阶段相关的时间聚类现象。这表明，相较于施肥方式，马铃薯自身的生长阶段在塑造土壤微生物群落结构方面可能发挥着更为关键的作用。
• 与 N₂O 通量相关的微生物物种：在检测出的 5770 种物种中，研究人员惊喜地发现有 64 种与测量的 N₂O 通量呈显著正相关。其中，鞘脂单胞菌科（Sphingomonadaceae）家族在 N₂O 释放过程中似乎扮演着至关重要的角色。此外，交替赤杆菌属（Altererythrobacter）（26 种中有 2 种）、新鞘氨醇杆菌属（Novosphingobium）（83 种中有 4 种）和鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）（41 种中有 6 种）的某些物种，被认为是最具指示性的微生物。
• 参与硝化反硝化过程的微生物：通过多因素回归模型分析，研究人员进一步发现，新鞘氨醇杆菌属中的 4 个物种，包括已知的 Novosphingobium flavum 和 Novosphingobium tardaugens，以及红杆菌属（Rhodanobacter）中的 5 个物种（包括 Rhodanobacter spathiphylli），可能参与了硝化反硝化过程。这一发现为深入理解土壤中 N₂O 的产生机制提供了新的线索。

综合来看，这项研究得出了以下重要结论：研究成功识别出与马铃薯种植中 N₂O 通量相关的指示微生物物种，明确了部分微生物在硝化反硝化过程中的潜在作用。这一成果意义非凡，一方面，有助于农业生产者根据作物生长阶段和土壤微生物群落特征，精准调整氮肥施用策略，提高氮肥利用效率，减少 N₂O 排放，降低农业生产对环境的负面影响；另一方面，也为后续深入研究土壤微生物与 N₂O 排放之间的关系提供了重要参考，推动了农业生态系统可持续发展领域的学术进步。同时，研究还指出，以往仅在属水平上对微生物群落进行分析，可能会忽略参与实际过程的微生物，而对这些微生物的深入了解，对于精准调控农业生态系统、优化施肥管理具有重要价值，为未来农业领域的相关研究指明了新的方向。