等高反坡梯田对云南坡耕地玉米生长及土壤微生物群落的影响机制研究

针对云南坡耕地土壤退化和水土流失严重问题，西南林业大学团队通过高通量测序技术，揭示了等高反坡梯田(CRT)措施通过改善土壤pH、SWC、SOM和TP等环境因子，显著提升玉米产量14%，并增加土壤微生物群落丰富度与多样性，为坡耕地生态修复提供科学依据。

　　

云南作为中国西南边境的重要省份，地形以高山陡坡为主，长期不合理的耕作方式导致严重的土地退化和水土流失。据统计，云南坡耕地土壤侵蚀面积占全省侵蚀总面积的43%，严重制约了当地土壤管理和农业发展。面对这一严峻挑战，研究人员提出了一种基于森林水土保持措施改进的等高反坡梯田(Contour reverse-slope terraces, CRT)技术。这种技术通过沿等高线修建外高内低的反坡台面，旨在最大限度保持水分并减少土壤侵蚀。前期研究发现，CRT能有效减少坡耕地土壤中氮、磷等养分的流失，对维持土壤水分、改善土壤结构、提高土壤肥力和促进作物生长具有显著效果。然而，CRT如何通过改变土壤环境来影响玉米生长及其根际微生物群落，仍是一个亟待深入研究的科学问题。

为探究这一问题，西南林业大学水土保持学院的研究团队在昆明松华坝水源区小流域开展了系统研究。他们采用高通量测序技术分析了玉米不同生长期（苗期、抽雄期和成熟期）的生长状况和产量，以及未扰动坡地(CK)和CRT处理下玉米根际和非根际土壤微生物群落的组成与结构。同时测定了土壤温度(T_s)、pH值、土壤含水量(SWC)、土壤有机质(SOM)、总磷(TP)、总氮(TN)等环境因子，并通过冗余分析(RDA)等方法探讨了环境因子与微生物群落的关系。

研究结果显示，在玉米生长指标方面，CRT处理显著提高了玉米的根长、株高、百粒重和产量，其中产量比CK提高了14%。在土壤环境因子方面，CRT显著提高了SWC、SOM和TP含量，同时降低了pH和EC（土壤盐分）。微生物群落分析表明，CRT增加了特有OTU（操作分类单元）数量，改变了微生物群落组成，但优势菌门（如细菌中的放线菌门Actinobacteriota和变形菌门Proteobacteria，真菌中的子囊菌门Ascomycota）保持不变。α多样性分析显示，CRT使细菌群落丰富度提高了22.44%，且细菌群落比真菌群落更易受土壤环境因子影响。功能预测表明，与沉积物碳氮循环相关的细菌功能群占主导地位。网络分析揭示了CRT改变了玉米性状与微生物群落的相关性模式，如g__Metarhizium和g__Epicoccum等真菌与玉米生长指标呈显著负相关。RDA分析确定pH、SWC、SOM和TP是影响细菌群落的主要因子，而EC、SWC和TP是影响真菌群落的关键因子。

这项研究发表在《Plant and Soil》上，其重要意义在于首次系统阐明了CRT通过改善土壤环境因子，调控根际微生物群落结构和功能，进而促进玉米生长的机制。研究不仅为坡耕地水土保持和农业可持续发展提供了理论依据，也为通过微生物群落调控提高作物产量开辟了新思路。特别值得注意的是，CRT作为一种低成本、易推广的生态工程措施，在云南乃至类似生态脆弱区的坡耕地治理中具有重要应用价值。未来研究可进一步探讨CRT措施下玉米根系分泌物与微生物群落的互作机制，以及不同作物品种对CRT措施的响应差异，为精准农业管理提供更多科学依据。