近日，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所植物營養(yǎng)團隊研究發(fā)現(xiàn)氮肥誘導的富營養(yǎng)型非分解菌具有強大的吸收和轉(zhuǎn)運下游糖產(chǎn)物的能力，通過糖類養(yǎng)分競爭機制重塑了以強分解能力芽孢桿菌占據(jù)主導的微生物群落，并維持其高效降解能力。相關研究成果發(fā)表在《自然通訊 （Nature Communications） 》上。
秸稈還田是保障國家糧食安全、實現(xiàn)化肥減施增效以及促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。然而，較高的秸稈碳氮比會刺激土壤微生物“氮挖掘”，導致作物與微生物爭氮。秸稈配施氮肥是平衡碳氮比的有效策略，既促進秸稈分解轉(zhuǎn)化為土壤有機碳，又能緩解微生物對氮素的競爭，從而優(yōu)化土壤-作物系統(tǒng)碳氮循環(huán)過程。當前，施氮下原位秸稈分解過程及其微生物調(diào)控機制仍不清楚。
本研究利用三個施氮梯度下的秸稈包田間填埋試驗和微生物多組學技術，發(fā)現(xiàn)施氮在秸稈分解前期塑造了以芽孢桿菌（Bacillus）和葡萄球菌（Staphylococcus）為核心的微生物群落。在此基礎上，構(gòu)建了分解菌和非分解菌組成的合成微生物群落（SynComs）。轉(zhuǎn)錄組學和代謝組學證實，不具備分解能力的葡萄球菌通過糖類養(yǎng)分競爭機制，誘導秸稈分解者群落中具有強分解能力的芽孢桿菌比例不斷增加，并維持其高效降解能力，施氮條件下秸稈分解速率提高17%。本研究揭示了傳統(tǒng)研究中被忽視的富營養(yǎng)型非分解菌在土壤碳循環(huán)中的重要作用，為構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)秸稈分解和固碳新策略提供了重要理論依據(jù)和技術支撐。
中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所張美玲助理研究員為論文第一作者，艾超研究員為論文通訊作者，論文得到周衛(wèi)院士指導。本研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全國重點實驗室、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系、國家重點研發(fā)計劃、農(nóng)田智慧施肥、國家自然科學基金、中國農(nóng)業(yè)科學院耕地科學中心、中國農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新工程等項目資助。
【引文方式及原文鏈接】
Zhang, M., Zhang, L., Li, J. et al. Nitrogen-shaped microbiotas with nutrient competition accelerate early-stage residue decomposition in agricultural soils. Nat Commun 16, 5793 （2025）。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60948-2
