東北地理所在長(zhǎng)期有機(jī)改良劑施用提升土壤質(zhì)量及大豆產(chǎn)量方面取得進(jìn)展
????長(zhǎng)期單一施用化肥會(huì)導(dǎo)致環(huán)境退化和土壤健康等問題，而有機(jī)改良劑含有豐富養(yǎng)分，不僅能增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，還能改善土壤結(jié)構(gòu)，從而提升土壤質(zhì)量，促進(jìn)作物產(chǎn)量。有機(jī)改良劑與化肥配施能緩解化肥對(duì)土壤和環(huán)境的負(fù)面影響，并充分發(fā)揮兩者促進(jìn)作物生長(zhǎng)和提高土壤質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)。根際土壤是植物根系周圍的復(fù)雜微環(huán)境，其物理、化學(xué)及生物性質(zhì)深遠(yuǎn)影響植物的營(yíng)養(yǎng)吸收和生長(zhǎng)發(fā)育。深入理解大豆根際土壤特性及其與植物、微生物的互作機(jī)制，對(duì)土壤管理和可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。
????盡管現(xiàn)有研究提供了根際土壤對(duì)大豆生長(zhǎng)影響的基本認(rèn)識(shí)，但關(guān)于長(zhǎng)期土壤管理實(shí)踐對(duì)根際微環(huán)境調(diào)控的系統(tǒng)研究仍相對(duì)較少。因此，東北地理所黑土保護(hù)與利用學(xué)科組研究人員利用長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，分析大豆根際土壤養(yǎng)分、胞外酶活性及微生物群落結(jié)構(gòu)等指標(biāo)，研究不同種類及施用量的有機(jī)改良劑配施化肥對(duì)大豆根際及非根際土壤的影響，旨在深入了解有機(jī)改良劑施用提升土壤質(zhì)量及大豆產(chǎn)量的機(jī)制，為優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及提升土壤質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。
????基于偏最小二乘法路徑分析的研究結(jié)果表明，大豆根際土壤性質(zhì)、微生物生物量及胞外酶活性對(duì)不同有機(jī)肥施用量的響應(yīng)大于非根際土壤（圖1）。因此選用大豆根際土壤作為研究對(duì)象，進(jìn)一步分析不同種類有機(jī)改良劑（秸稈或有機(jī)肥）配施化肥如何調(diào)控根際土壤質(zhì)量及大豆產(chǎn)量。隨機(jī)森林分析結(jié)果表明，堿解氮（AVN）的含量是影響微生物資源碳限制（向量長(zhǎng)度）及磷限制（向量角度）的關(guān)鍵因素；而β-葡萄糖苷酶活性（BG）則是影響土壤質(zhì)量指數(shù)（SQI）及大豆產(chǎn)量的關(guān)鍵因素（圖2）。在有機(jī)肥配施化肥（NPKM）下，大豆產(chǎn)量及土壤質(zhì)量指數(shù)分別比秸稈配施化肥處理（NPKS）高5.99%及46.55%，且大豆產(chǎn)量、土壤質(zhì)量指數(shù)均與微生物資源碳（向量長(zhǎng)度）和磷（向量角度）限制呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖3）。因此，從保護(hù)黑土地質(zhì)量及確保東北“黑土糧倉(cāng)”的國(guó)家糧食安全的角度來(lái)看，有機(jī)肥配施化肥是一種有效的長(zhǎng)期土壤管理方式。
????研究成果近期發(fā)表在國(guó)際期刊Journal of Integrative Agriculture及Plant and Soil上，黑土保護(hù)與利用學(xué)科組碩士研究生武志民為論文第一作者，鄒文秀研究員為通訊作者。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFD1500100）、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)A類（XDA28070100）、財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-04）和中國(guó)科學(xué)院區(qū)域發(fā)展青年學(xué)者項(xiàng)目（2022-027）共同資助。
圖1. 大豆根際和非根際土壤對(duì)不同有機(jī)肥施用量響應(yīng)的偏最小二乘法路徑分析圖
圖2. 向量長(zhǎng)度（A）、向量角度（B）、土壤質(zhì)量指數(shù)（C）和大豆產(chǎn)量的潛在驅(qū)動(dòng)因素
圖3. 不同有機(jī)改良劑配施化肥對(duì)大豆產(chǎn)量(A)和土壤質(zhì)量指數(shù)(D)的影響；大豆產(chǎn)量與向量長(zhǎng)度(B)和角度(C)的關(guān)系、土壤質(zhì)量指數(shù)與載體長(zhǎng)度(E)和角度(F)的關(guān)系
圖4. 不同有機(jī)肥施用量下根際和非根際土壤胞外酶活性及微生物群落變化
論文信息：
[1] Wu Z,Han X,Chen X,Lu X,Yan J,Wang W,Zou W* & Yan L*. Application of organic manure as a potential strategy to alleviate the limitation of microbial resources in soybean rhizospheric and bulk soils. Journal of Integrative Agriculture,2023. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.10.021
[2] Wu Z,Chen X,Lu X,Zhu Y,Han X,Yan J,Yan L,Zou W*. Impact of combined organic amendments and chemical fertilizers on soil microbial limitations,soil quality,and soybean yield. Plant and Soil,2024: 1-18.https://doi.org/10.1007/s11104-024-06733-4
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311923003635
https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-024-06733-4
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