集约化稻田土壤健康的驱动因素：非生物特性、微生物群落与管理实践的协同作用

本研究针对集约化稻田土壤健康的多维度驱动机制，通过整合PLFA（磷脂脂肪酸）微生物标记、非生物参数（pH/SOC/NH4 + -N等）与三组生态系统功能指标（产量/水稳性团聚体/分解速率），首次量化了非生物因子（贡献13.3%）与微生物群落（11.7%）对土壤功能的独立及协同影响。结果表明：养分有效性（C/N/P）直接调控微生物丰度，而作物产量仅由非生物因子决定，为农业可持续集约化提供了双维度调控靶点。

　　

土壤健康是维系全球粮食安全与生态平衡的核心，但集约化农业的扩张导致土壤功能持续退化。当前研究多聚焦单一驱动因素，难以解析非生物特性（如pH、养分）与微生物群落的协同机制。更关键的是，二者对土壤健康贡献的重叠程度尚不明确——这直接关系到农业管理策略应侧重土壤改良还是生物调控。中国研究人员团队在丹霞山36个小农户稻田开展研究，通过PLFA标记首次揭示：虽然土壤特性单独解释13.3%的生态系统功能变异（微生物群落解释11.7%），但二者存在显著协同效应，尤其对土壤团聚体形成和有机物分解过程。

研究采用三阶段技术路线：首先建立包含7项非生物参数（pH、SOC、NH₄
⁺
-N等）和6类PLFA标记（AM真菌16:1ω5c、总细菌等）的数据库；其次通过茶袋法（green/rooibos tea）测定30天分解率，结合WSA（水稳性团聚体）和产量数据量化三大生态系统功能；最后运用变异分配分析解析驱动因素贡献率。所有样本来自丹霞山0.2公顷以上稻田，涵盖稻-稻-稻与稻-休-稻两种耕作模式。

Site description and experiment design
研究区稻田的非生物参数呈现显著异质性：pH跨度达3.94-7.37，SOC含量差异超6倍（0.53-3.39 g/kg）。这种变异为解析环境过滤效应提供了天然梯度。

Descriptive statistics
PLFA数据揭示AM真菌标记（16:1ω5c）中位值0.57 nmol/g，细菌生物量（13.69 nmol/g）显著高于真菌（0.72 nmol/g）。微生物群落结构主要受C/N/P有效性驱动，其中SOC每增加1g/kg可使细菌生物量提升28%。

Discussion
突破性发现在于：1）作物产量完全由非生物因子（尤其Olsen-P和NH₄
⁺
-N）决定，印证了施肥对微生物介导养分循环的遮蔽效应；2）WSA和分解功能则需同时考虑pH调控的微生物群落（如真菌/细菌比）与砂粒含量；3）11.2%的生态系统功能变异由非生物与生物因子共同解释，证实二者存在生态耦合。

该研究发表于《Applied Soil Ecology》，首次在稻田系统中量化了"土壤-微生物"互作网络的权重。其核心启示在于：单一依赖化肥改良或微生物接种均不足以保证土壤健康，必须同步优化pH（调控微生物组成）与C/N/P平衡（维持微生物功能）。这对实现"双碳"目标下的农业转型具有战略意义——通过调节耕作制度（如间歇休耕）可协同提升碳汇功能与微生物活性。研究团队特别指出，砂质土壤中AM真菌的生态杠杆效应可能成为未来精准农业的重要调控靶点。