《Agronomy》：Organic–Inorganic and Microbial Fertilisation Under Continuous Sorghum Cropping: Grain Yield, Soil Properties, and Rhizosphere Microbial Community Responses
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连续高粱连作（continuous cropping）在半干旱区常导致产量下降。研究人员在已连续种植高粱两年的田块上开展两年田间试验，设不施肥（SCK）、化肥（SCF）、有机无机复合肥（SOIF）与复合微生物肥（SCMF，SOIF增补枯草芽孢杆菌 Bacill
连续高粱连作（continuous cropping）在半干旱区常导致产量下降。研究人员在已连续种植高粱两年的田块上开展两年田间试验，设不施肥（SCK）、化肥（SCF）、有机无机复合肥（SOIF）与复合微生物肥（SCMF，SOIF增补枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis 与地衣芽孢杆菌 B. licheniformis）四处理，比较籽粒产量、土壤理化性质、潜在酶活性及根际细菌与真菌群落。年份、处理及年份×处理效应采用考虑同一小区重复观测的混合模型检验。完整SCMF配方在2025年籽粒产量最高（10 108.13 kg·ha?1），较SCK、SCF、SOIF分别高42.95%、11.47%、3.59%。SCMF与SOIF的氮、P2O5、K2O及有机质投入一致，可分离微生物接种剂效应；其增产幅度小且在两年均不显著（4.27%与3.59%），故未证明接种剂特异性增产。相较SOIF，SCMF两年碱性磷酸酶（ALP）活性更高，2025年蔗糖酶（SUS）活性（+36.80%）与有效氮（AN；+21.11%）更高。2025年SOIF与SCMF降低表土容重，SCMF使团聚体向2–0.25 mm粒级偏移（+47.45–112.62%）。施肥改变根际群落组成而非α多样性，真菌处理效应更强且不受离散度干扰（R2=0.167，p=0.009；细菌R2=0.113，p=0.049）。氨氧化相关菌属 Nitrosospira 在SCMF下持续富集。产量增益主要归因有机无机施肥，接种剂关联差异体现在潜在酶活与真菌组成而非籽粒产量。
研究背景与问题提出
高粱（Sorghum bicolor (L.) Moench）是全球第五大谷类作物，在汾阳—吕梁等半干旱产区正由分散种植转向规模化、产业化连作。长期连续高粱单作会引发系统性的土壤—植物—微生物组功能失衡：土壤容重（SD）增加、水稳性团聚体（SP）分布改变、养分平衡破坏、自毒物质积累，同时根际有益微生物减少、病原真菌富集，最终导致生物量、籽粒产量与品质下降，连作障碍（continuous-cropping constraint）成为限制产区可持续发展的关键因子。尽管轮作、间作可缓解障碍，但受经济效益与传统农艺习惯制约；施肥管理因可同步改良物理结构、提升有效养分、调节酶活与微生物组装，被视为更可控的路径。已有研究多聚焦盆栽或单菌剂，连作高粱的系统田间评估稀缺，因此研究人员开展两年定位田间试验，辨析有机无机肥（SOIF）与复合微生物肥（SCMF）在等量养分条件下对产量、土壤与根际微生物组的增量贡献。
研究设计、样本队列与主要结论
研究人员在山西汾阳砂壤土、已有两年高粱连作史的田块，采用随机完全区组设计，设四处理：不施肥（SCK）、常规化肥（SCF，N∶P2O5∶K2O=26∶12∶10）、有机无机复合肥（SOIF，有机质≥20%，15∶6∶4）、复合微生物肥（SCMF，同SOIF养分与有机质，增补枯草芽孢杆菌与地衣芽孢杆菌，活菌≥0.2×108 CFU·g?1），纯氮投入统一为225 kg·ha?1，每处理3小区重复，同一小区两年重复观测，供试品种为晋杂22。核心结论：产量提升主要来自有机无机施肥策略；SCMF较SOIF的接种剂增量小且不显著，未证明菌剂单独增产，但其关联更高的潜在磷酸酶、蔗糖酶活性与有效氮，并重塑真菌群落组成。
关键技术方法概述
研究人员构建两年重复观测田间样本队列，采用线性混合模型（lme4/lmerTest）将小区作为随机效应处理年份重复测量；土壤物理采用环刀法与湿筛法分离水稳性团聚体；化学性状测pH、总氮（TN）、有效氮（AN）、有机质（SOM）、有效磷（AP）、有效钾（AK）；潜在酶活测定包括过氧化氢酶（CAT）、脲酶（UR）、碱性磷酸酶（ALP）、蔗糖酶（SUS）。根际微生物采用16S rRNA V3–V4区与真菌ITS2扩增子高通量测序，注释至ASV（扩增子序列变体）层级；群落分析用PERMANOVA/PERMDISP、LEfSe、随机森林、共现网络与探索性结构方程模型（SEM），均以年份为固定因子、小区为聚类校正。
研究结果
3.1 籽粒产量与产量构成
通过两年小区测产与穗粒结构统计发现，SOIF与SCMF在两年均较SCK、SCF提高穗粒重、每穗粒数与产量；SCMF 2025年产量最高，但较SOIF仅高3.59%且不显著，表明接种剂无独立显著增产。
3.2 土壤理化性质响应
3.2.1 物理性质
容重与团聚体湿筛结果显示，2025年SOIF/SCMF降低0–20 cm与20–40 cm容重；SCMF使>2 mm与<0.053 mm团聚体减少，2–0.25 mm粒级大幅增加，反映粒级再分布而非整体稳定性确证提升。
3.2.2 化学性质
根际化学测定表明，两年后SOIF/SCMF提升SOM、TN、AP、AK；SCMF有效氮在2025年较SOIF高21.11%，pH年际上升但处理间无显著差异。
3.3 潜在根际酶活性
对数尺度混合模型显示，SCMF潜在ALP两年高于SOIF，SUS在2025年高36.80%，UR部分年份显著；体现接种剂关联酶促潜力增强，而非原位速率结论。
3.4 根际微生物群落
3.4.1 α/β多样性与组成
扩增子分析显示α多样性不受处理影响；β多样性中年份为主变量，处理对真菌解释度R2=0.167且重心偏移，细菌R2=0.113并伴较高离散度。分年看2024显著、2025减弱。
3.4.2 共现网络与判别类群
LEfSe与随机森林发现SCMF持续富集 Nitrosospira 及未分类Mortierellaceae、Plectosphaerella 等真菌类群；网络复杂度SCMF细菌边最多但未显著优于SOIF，仅作探索性关联描述。
3.4.3 群落—环境关联
偏Mantel检验在控制年份后，无单个土壤或酶变量经校正后显著关联群落差异；产量与AN、酶活、2–0.25 mm团聚体正相关。
3.4.4 结构方程模型
探索性SEM表明施肥与有机输入正向关联土壤化学复合轴，接种剂对比强关联酶活复合轴但不直接关联产量；真菌轴不解释产量变异。
讨论与结论翻译
讨论指出，有机基底施肥改善产量与土壤化学及团聚体分布，但SCMF较SOIF的菌剂增量仅体现于酶活与有效氮，未形成显著产量因果链；Nitrosospira 富集不代表硝化过程实测提升；网络与SEM均为相关而非机制证明，受两年尺度、小样本与批次混淆限制。
结论（翻译）：在连续高粱两年试验中，含或不含微生物接种剂的有机无机施肥较不施肥与纯化肥提高产量，并伴生更高SOM、TN、有效磷钾与更低容重；完整SCMF产量最高，但相对SOIF的接种剂增益小且不显著，其附加效应主要表现为更高潜在酶活与有效氮，以及真菌组成偏移。施肥改变群落组成而非多样性，真菌响应更清晰但第二年证据减弱。网络、判别类群与SEM均为探索性相关，未建立“接种—微生物重构—供养—增产”因果链；SCMF尚不能作为已验证的可持续策略，需在吕梁产区延长年限评估。
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