東北地理所在長期施用有機物料對黑土溶解性有機質結構影響方面取得重要進展
????溶解性有機質（DOM）是指能夠溶于水且能夠通過0.45濾膜的有機物質，是土壤有機質（SOM）的關鍵組成部分，其在改善土壤肥力、促進植物生長、增強養分循環和保護環境方面發揮著重要作用。DOM包含了水溶性有機質（WEOM）、富里酸（FA）和胡敏酸（HA）等有機化合物，這些有機質組成通過提高土壤的持水性、增加微生物活性以及改善土壤結構，直接影響土壤的生產力和生態功能。DOM作為SOM中最具生物有效性的部分，它的變化直接反映了土壤健康狀況。施用有機物料被廣泛認為是提升和維持SOM含量的有效方法，可以增強土壤肥力，促進微生物活動，從而改善土壤結構和生態功能。探究有機肥施用對DOM的影響，不僅有助于維持和提高SOM含量，還能提高農業生產力，對于促進農業可持續發展具有重要意義。
????為此，東北地理所黑土保護與利用學科組研究人員利用長期定位實驗和三維熒光光譜、紫外光譜以及磷脂脂肪酸等技術，探究了長期施用有機物料對黑土溶解性有機質結構的影響。研究結果表明，長期施用有機物料可顯著提高SOM含量，且有機肥處理的效果優于秸稈還田。施用有機物料不僅提高了WEOM的芳香性，還顯著增加了HA和FA中的類富里酸和類胡敏酸組分，并通過增加穩定成分來提高SOM的穩定性（圖1）。此外，微生物群落的變化進一步凸顯了秸稈還田和有機肥對土壤微生物生物量的不同影響，其中有機肥處理表現出更高的磷脂脂肪酸（PLFAs）增長幅度。這表明有機物料對微生物群落有多方面的影響，真菌和細菌在土壤有機質的形成中發揮重要作用（圖2）。此外，長期施用有機物料對土壤WEOM、FA和HA的影響與土壤微生物生物量碳（MBC）和微生物群落結構密切相關。這種作用使其組成逐漸與微生物代謝相一致，強調了真菌和細菌的整體作用。偏最小二乘路徑模型（PLS-PM）分析顯示，HA和FA主要影響0-20 cm土層有機質含量的增加，而WEOM對20-40 cm土層有機質含量的增加起主導作用（圖3）。該研究通過探索長期施用有機物料對于土壤有機質含量和結構的影響，有助于深入了解微生物群落如何影響土壤中不同有機質組分的含量和結構。
????研究成果近期發表土壤科學領域期刊Plant and Soil (IF =4.9)上，東北地理所黑土保護與利用學科組碩士研究生馮浩亮為論文第一作者，鄒文秀研究員為論文通訊作者。研究得到國家重點研發計劃（2022YFD1500100）、中國科學院戰略性先導科技專項A類（XDA28070100）、財政部和農業農村部項目國家現代農業產業技術體系（CARS-04）和中國科學院區域發展青年學者項目（2022-027）聯合資助。
圖1. 通過平行因子分析法（PARAFAC）確定的水溶性有機質(a)，富里酸(b)和胡敏酸(c)的熒光組分
圖2. 水溶性有機質、富里酸、胡敏酸熒光組分與土壤因子的RDA分析
圖3. 偏最小二乘路徑模型展示了施肥系統和微生物生物量碳（MBC）、真菌和細菌比例（F/B）、革蘭氏陽性細菌和革蘭氏陰性細菌比例（G+/G-）、水溶性有機質（WEOM）、富里酸（FA）和胡敏酸（HA）對0-20 cm和20-40 cm土層土壤有機質（SOM）的直接和間接影響。模型擬合優度（GoF）為0.741
論文信息：
Feng HL,Han XZ,Zhu YC,Zhang M,Ji YX,Lu XC,Chen X,Yan J,Zou WX*. Effects of long-term application of organic materials on soil water extractable organic matter,fulvic acid,humic acid structure and microbial driving mechanisms. Plant and Soil,2024,DOI: 10.1007/s11104-024-06522-z
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