废水灌溉下硝化抑制剂调控土壤-蔬菜系统中微生物群落驱动甘蓝增产与病原风险降低的机制研究

本研究通过宏基因组测序结合CAZyme数据库，揭示了森林转作农田后土壤微生物碳降解基因从顽固性化合物向易降解底物的偏好转变，阐明了土壤磷含量和pH值升高是驱动CAZyme基因变化的关键因子，为土地利用变化下的土壤碳循环调控提供了理论依据。

　　

随着全球人口增长和农业扩张，原始森林持续转化为农田导致土壤有机碳（SOC）大量流失，其中微生物介导的碳循环机制尚不明确。中国科学院等机构的研究团队在《Applied Soil Ecology》发表论文，通过六处亚热带样地的时空替代采样，结合宏基因组测序和碳水化合物活性酶（CAZyme）数据库分析，揭示了森林转作农田后微生物碳降解功能的适应性演变。

研究采用空间替代时间法采集0-20 cm表层土样，利用Illumina平台进行宏基因组测序，通过CAZyme数据库注释碳降解基因，结合土壤理化性质测定和酶活性检测，系统分析了微生物群落结构与功能基因的响应机制。

微生物CAZyme家族在森林转化后的变化趋势

β多样性分析显示，农田的CAZyme基因和微生物群落与森林显著分离（PCoA轴2解释率21.7%）。α多样性指数表明，农田转化使碳降解微生物丰富度降低16%，但低丰度类群取代了寡营养型酸杆菌门（Acidobacteria）的生态位。

植物与微生物源碳降解基因的响应特征

农田转化使半纤维素（11%）、纤维素（19%）和细菌肽聚糖降解基因显著增加，而木质素和真菌葡聚糖降解基因减少超20%。对应功能酶如β-木糖苷酶（GH39）活性同步降低，证实微生物偏好从顽固性化合物转向易降解底物。

驱动因素与生态意义

土壤总磷含量上升和碳氮比（C:N）下降是CAZyme基因变化的主控因子。这种功能转变解释了农田SOC损失机制：微生物优先利用易降解碳源加速了碳周转，而木质素等顽固组分降解能力衰退导致碳积累受阻。

该研究首次在土地利用变化背景下建立了CAZyme基因-酶活性-碳循环的完整证据链，为土壤碳库管理提供了微生物学依据。研究建议在农业实践中通过调控土壤磷水平和微生物群落结构，优化碳降解功能以实现可持续土地管理。