氮肥与有机肥长期配施通过调控微生物群落提升土壤质量与小麦生长稳定性

针对长期单一施肥导致的土壤退化和小麦产量不稳定问题，研究人员通过38年田间定位试验，系统解析了氮肥与有机肥配施(NM)对土壤-作物-微生物互作的调控机制。结果表明NM处理使土壤质量指数(SQI)提升312.53%，产量增加73.40%，并通过增强土壤碳氮组分和生态系统多功能性(EMF)，构建了67.8%正向连接的稳定微生物网络。该研究为黄土高原旱作区可持续农业提供了理论支撑。

　　

在粮食安全与生态保护的双重压力下，如何通过优化施肥策略实现作物稳产高产，已成为全球农业可持续发展的核心议题。化学氮肥的过度使用虽能短期增产，却导致土壤酸化、有机质矿化等连锁生态问题；而单纯有机肥施用又面临重金属积累、温室气体排放等新挑战。黄土高原作为我国重要旱作农业区，其脆弱的生态环境与特殊的降水模式更凸显了施肥策略优化的紧迫性。

针对这一科学难题，国家农田生态系统观测研究站（陕西长武）的研究团队依托38年长期定位试验，首次系统揭示了氮肥与有机肥协同施用(NM)对小麦-土壤-微生物系统的级联调控效应。相关成果发表于《Applied Soil Ecology》，为旱作农业可持续发展提供了重要理论依据。

研究采用多维度技术路线：通过土壤质量指数(SQI)和生态系统多功能性(EMF)量化土壤功能；运用高通量测序解析微生物群落结构；结合网络分析和结构方程模型(SEM)阐明土壤-微生物-作物互作机制。试验设置4种处理：不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施有机肥(M)及氮肥有机肥配施(NM)。

长期施肥改善土壤质量、小麦生长及产量
数据表明，NM处理使土壤全氮(TN)从0.87增至1.37 g·kg^-1，速效磷(AP)提升至23.07 mg·kg^-1。与单施氮肥相比，NM使小麦灌浆期生物量增加42.24%，产量提升73.40%。值得注意的是，虽然所有施肥处理均导致土壤pH下降，但NM通过增加有机质缓冲了酸化效应。

微生物群落组装与功能调控
土壤碳组分被证实是微生物群落构建的主控因素：单施氮肥使细菌网络简化，而NM处理维持了67.8%正向连接的复杂网络。SEM分析揭示微生物生物量氮(MBN)的双重功能——既提升SQI和EMF，又抑制细菌α-多样性。碳氮比(C:N)则通过负调控SQI但正调节EMF，驱动真菌群落重构。

土壤-微生物-作物互作机制
研究首次量化了各因素对产量的贡献率：SQI和MBN共同解释了大部分产量变异，而细菌群落结构的影响强度远超α-多样性指标。NM处理通过激发"土壤碳库-微生物功能-养分循环"的正反馈循环，实现了产量与生态效益的协同提升。

这项历时38年的研究证实，氮肥与有机肥协同施用不仅能突破黄土高原旱作区小麦产量瓶颈，更重要的是通过重塑微生物功能网络，构建了抗干扰的土壤生态系统。其创新性体现在三方面：首次阐明MBN在产量形成中的双刃剑效应；确立碳氮比作为微生物功能转换的阈值指标；为有机无机肥配比优化提供了定量依据。该成果对实现"藏粮于地"战略具有重要实践价值，其揭示的微生物调控机制也可为全球旱区农业可持续发展提供范式参考。