长期氮-有机肥配施通过调控土壤微生物群落提升铅锌污染土壤中小麦产量稳定性

针对长期单一施肥导致土壤退化和小麦产量不稳定的问题，陕西黄土高原地区研究人员通过38年定位试验，系统研究了氮肥(N)、有机肥(M)及其配施(NM)对小麦产量、土壤质量指数(SQI)和微生物群落的影响。研究发现NM处理使SQI提升312.53%，产量增加73.4%，并构建了67.8%正向连接的微生物网络，揭示了微生物生物量氮(MBN)通过调控土壤碳氮比(C:N)和生态系统多功能性(EMF)影响产量的双刃剑效应。该研究为重金属污染土壤的可持续耕作提供了理论依据。

　　

在面临全球粮食安全挑战和土壤退化危机的背景下，如何通过可持续农业实践提升作物产量成为关键科学问题。尽管化学肥料能短期增产，但长期单一施用导致土壤酸化、有机质下降等问题日益严重。更棘手的是，在重金属如铅锌污染的土壤中，这些负面效应会被进一步放大。与此同时，微生物群落作为土壤健康的"晴雨表"，其响应机制尚未被充分认知。

陕西省长武县国家农田生态系统野外科学观测研究站的研究团队通过长达38年的定位试验，在《Applied Soil Ecology》发表的重要研究揭示了氮肥与有机肥配施的协同效应。研究采用四种处理：不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施有机肥(M)和氮肥有机肥配施(NM)，通过土壤质量指数(SQI)评估、高通量测序、结构方程模型(SEM)等技术，系统解析了土壤-微生物-作物互作机制。

实验设计

研究在黄土高原典型雨养农业区(海拔1220米)开展，采集0-20 cm土层样本，测定pH、全氮(TN)、全磷(TP)等指标，并通过Illumina测序分析微生物群落。

土壤养分、酶活性和α-多样性

NM处理使土壤全氮从CK的0.87 g·kg^-1增至1.37 g·kg^-1，微生物量氮(MBN)提升158%。细菌多样性主要受土壤含水量和MBN驱动，而真菌群落对pH和碳氮比(C:N)更敏感。

长期施肥改善土壤质量、小麦生长和产量

NM处理使灌浆期生物量增加42.24%，产量提升73.4%。SEM分析显示MBN具有双重功能：提升SQI和EMF的同时抑制细菌多样性。土壤C:N比虽负调控SQI，但正向影响EMF和真菌群落组成。

结论

该研究突破性地发现：1) 氮肥有机肥配施通过重构微生物网络稳定性(67.8%正向连接)实现增产；2) 土壤碳组分是微生物群落组装的主控因素；3) MBN作为关键节点，通过"土壤质量-微生物功能"耦合途径影响产量。这些发现为重金属污染土壤的生态修复提供了新思路，证实了有机无机肥配施在实现"藏粮于地"战略中的核心价值。研究特别强调，在黄土高原等生态脆弱区，基于微生物调控的精准施肥比单纯增加肥料投入更具可持续性。