馬鈴薯是廣泛種植和消費的糧食作物之一。然而，集約化的馬鈴薯種植造成土壤退化、水資源枯竭以及微生物污染風(fēng)險增加等環(huán)境問題。特別是在半干旱地區(qū)，由于水資源短缺，脆弱的生態(tài)系統(tǒng)加劇了農(nóng)業(yè)活動的環(huán)境足跡，上述環(huán)境問題被進(jìn)一步放大。同時，過度依賴化肥和農(nóng)藥導(dǎo)致土壤和水體污染，對人類健康和生物多樣性構(gòu)成威脅。因此，亟需探索可持續(xù)的農(nóng)業(yè)實踐以應(yīng)對上述挑戰(zhàn)。

 

　　中國科學(xué)院昆明植物研究所科研人員聚焦牧草種植在半干旱地區(qū)馬鈴薯連作系統(tǒng)中的作用，探究其對土壤細(xì)菌、古菌群落以及與危害相關(guān)的致病因子基因和抗生素抗性基因的影響。

 

　　研究發(fā)現(xiàn)，薯草輪作改變了土壤理化性質(zhì)。與非馬鈴薯種植相比，連續(xù)馬鈴薯種植降低了土壤有機碳和全氮，表明土壤肥力下降。實驗表明，在鑒定的10個門中，變形菌門與放線菌門在維持土壤健康中發(fā)揮關(guān)鍵作用。其中，變形菌門相對豐度最高，從34.6%升至38.4%；其次是放線菌門，介于20%至36%之間。同時，連續(xù)馬鈴薯種植比非馬鈴薯種植產(chǎn)生了更多特定抗生素抗性基因，表明連續(xù)馬鈴薯種植可在土壤微生物組中選擇特定的抗性特征，且與土壤微生物組成關(guān)系密切。

 

　　進(jìn)一步，研究發(fā)現(xiàn)，牧草作物在不同生長階段對抗生素抗性基因的影響不同。燕麥的開花階段和成熟階段之間的差異表明，植物生長和根系分泌物的組成影響微生物群落和抗生素抗性基因的升高。曼特爾檢驗顯示，特定的土壤性質(zhì)影響微生物類群的豐度，并決定抗生素抗性相關(guān)的關(guān)鍵功能基因表達(dá)。

 

　　該研究強調(diào)了作物多樣化特別是引入牧草種植在保護(hù)土壤健康和維持微生物多樣性方面的裨益，為提出可持續(xù)農(nóng)業(yè)策略提供了新視角。研究將進(jìn)一步探索牧草種植對土壤微生物群落和抗生素抗性基因的長期影響并開發(fā)更有效的管理策略，以優(yōu)化馬鈴薯生產(chǎn)并減少相關(guān)環(huán)境和健康風(fēng)險。

 

　　近期，相關(guān)研究成果以Combatting environmental impacts and microbiological pollution risks in Potato cropping: benefits of forage cultivation in a semi-arid region為題，發(fā)表在《資源環(huán)境與可持續(xù)性》（Resources Environment and Sustainability）上。研究工作得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和云南省相關(guān)項目的支持。