近日，资环所在植物营养学科领域top期刊Plant and soil （JCR-Q1，中科院二区，IF=5.2）发表题为”Combining organic and inorganic fertilization increases rice yield and soil nitrogen and carbon: dissolved organic matter chemodiversity and soil microbial communities”的研究论文。揭示了有机替代施肥模式下调控土壤可溶性有机质化学多样性介导土壤氮矿化和碳累积的微生物学机制。资环所许杨贵博士为论文第一作者，黄继川研究员为通讯作者。

　　有机肥培肥可以有效提高稻田土壤碳和氮的累积。在土壤碳库中，可溶性有机质（DOM）是土壤有机碳和氮库的活性组分，在稻田生态系统碳氮循环中发挥着重要作用，影响土壤碳的封存和氮养分的供应。在有机替代施肥模式下的稻田生态系统中，由于DOM化学分子组成的复杂性，使得了解其与微生物群落的关系及其对土壤氮矿化和碳累积的研究具有挑战性。研究团队在我院佛山分院稻田进行了为期6年的定位试验，共设置四个处理:不施肥(CK)，化学肥料(CF），50%化肥氮+50%腐熟牛粪氮(CMF50)，100%腐熟牛粪氮(MF)。试验结果表明，CMF50产量最高，比CF提高了10.89%。在MF和CMF50施肥处理条件下，稻田土壤总氮、碱解氮、硝态氮和铵态氮逐年提高，且土壤氮的有效性和全量与土壤有机碳含量呈显著正相关。

　　该研究进一步结合超高分辨率傅里叶变换离子回旋共振质谱法（FT-ICR-MS)分析了DOM内数千个完整分子组分。结果表明，与CK和CF比较，MF和CMF50均提高了土壤可溶性有机碳，并提高DOM中难分解的类木质素组分的丰度，尤其是MF显著提高DOM的化学分子多样性；但MF和CMF50均降低DOM中类脂组分以及含氮DOM组分的相对丰度：类蛋白质/氨基酸以及含氮的类不饱和烃。通过对土壤细菌16SrDNA分析，发现富营养型细菌（r-strategists）成为MF和CMF50优势群落；但土壤DOM中的难分解组分类木质素与土壤氮的净矿化量、寡营养型细菌（Chloroflexi,K-strategists）、厌氧属Anaerolinea和Bellilinea呈负相关关系，而类蛋白质/氨基酸和类脂组分与土壤氮的净矿化量以及细菌Anaerolinea 和 Bellilinea呈正相关关系。这说明MF和CMF50提高了稻田土壤DOM中难分解的类木质素组分，且降低土壤氮净矿化量。长期采用CF施肥模式导致土壤容重提升和细菌Anaerolinea 和 Bellilinea等厌氧微生物数量增加，加速土壤氮的净矿化量，且降低土壤可溶有机碳和总有机碳含量。相关研究结果为水稻化肥减量增效施肥模式提供理论基础。

　　本研究在国家重点研发（2016YFD0200402）、国家自然科学基金-面上项目（42177337）、国家自然青年基金（42107050）、广州市基础与应用基础研究项目（2023A04J0788）和广东省农科院人才引进项目（R2021YJ-YB2003）等项目的资助下完成。

　　论文链接：https://doi.org/10.1007/s11104-023-06203-3

牛粪有机肥替代化肥调控土壤可溶性有机质化学多样性介导土壤氮矿化和碳累积的微生物学机制