有机施肥通过改变核心微生物群落结构，提升土壤健康状况与植物生长表现

《Plant and Soil》：Organic fertilization reshapes core microbial taxa to enhance soil health and plant performance

　　

摘要

背景与目的

土壤健康对农作物生产至关重要，同时通过提供重要的生态系统服务，在农业可持续发展中发挥着关键作用。有益微生物日益被视为农业生态系统中维持土壤健康的驱动因素。然而，目前尚不清楚有机肥料带来的微生物丰富化是否能真正提升土壤健康和植物生长表现。

方法

本研究采用扩增子测序和鸟枪法宏基因组学技术，分析肥料作用下土壤微生物群落及代谢相关基因的变化，以及这些变化与土壤健康状况（通过化学和生物学指标评估）之间的关联。从经肥料富集的微生物中分离出6种菌株，并通过实验验证了它们促进生长和改善土壤健康的能力。

结果

有机肥料使土壤健康水平提升了119%，同时伴随着微生物功能基因组成的变化。参与氮循环的基因，尤其是那些与氮同化相关的基因（nasB、gdh和nirA），是预测土壤健康指数的最强指标，其所解释的方差比例（63.78%）远高于与磷循环（38.73%）或碳循环（32.33%）相关的基因。此外，由5种Pseudomonas属菌株和1种Microbacterium属菌株构成的合成菌群，相比未接种的对照组，可使土壤健康指数提升36.1%，并显著增加植物的高度和生物量，这为肥料富集微生物对土壤健康和植物生长的促进作用提供了证据。

结论

我们的研究结果表明，有机肥料能够改变土壤微生物群的结构，使其向具有重要功能的菌株转变，尤其是那些参与氮循环的菌株，从而提升土壤健康和植物生长表现。这为利用有益微生物群来支持可持续农业发展提供了理论依据。