豆科作物整合水稻轮作系统缓冲表土功能潜力抵御微生物多样性丧失

本文通过稀释灭绝法模拟微生物多样性丧失，揭示稻-紫云英轮作系统能有效维持表土层碳降解（C degradation）、固碳（C fixation）、氮矿化（N mineralization）、硝化（nitrification）及反硝化（denitrification）相关功能基因丰度，强调豆科作物对土壤功能韧性的调控作用，为可持续农业实践提供关键理论依据。

　　

Highlight

我们的研究强调了不同种植制度对土壤功能潜力响应微生物多样性丧失的差异性影响。在稻-麦和稻-休耕系统中，表土层微生物多样性的丧失导致与碳降解（C degradation）、碳固定（C fixation）、氮矿化（N mineralization）、硝化（nitrification）和反硝化（denitrification）相关的基因丰度降低。相比之下，稻-紫云英系统中这些功能基因的丰度在微生物多样性丧失后保持不变，凸显了豆科作物在维持土壤功能潜力方面的作用。此外，虽然底土层中与硝化作用相关的基因丰度也因微生物多样性丧失而减少，但与碳降解和反硝化相关的基因丰度在所有种植制度中普遍增加。这突显了底土功能潜力对微生物多样性丧失的脆弱性，可能增强温室气体排放并促成积极的气候反馈。

Conclusions

我们得出结论，整合豆科作物即使在微生物多样性减少的情况下也能维持表土层的土壤功能潜力，这对于制定可持续农业实践和确保农业生态系统的长期韧性至关重要。