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iMeta |中国农业科学院资划所曹卫东组揭示种植利用豆科绿肥内源驱动土壤自生固氮的作用
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iMeta |中国农业科学院资划所曹卫东组揭示种植利用豆科绿肥内源驱动土壤自生固氮的作用 长期施肥制度下固氮菌和丛枝菌根真菌协同作用对土壤自生固氮的影响 Synergistic effects of diazotrophs and arbuscular mycorrhizal fungi on soil biological nitrogen fixation after three decades of fertilization DOI:https://doi.org/10.1002/imt2.81 发表时间:2023年1月27日 第一作者:周国朋(Guopeng Zhou) 通讯作者:曹卫东(Wedidong Cao) caoweidong@caas.cn 合作作者:范坤坤(Kunkun Fan);李桂龙(Guilong Li);高嵩涓(Songjuan Gao);常单娜(Danna Chang);梁婷(Ting Liang);李顺(Shun Li);梁海(Hai Liang);张久东(Jiudong Zhang);车宗贤(Zongxian Che) 主要单位: 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 中国科学院南京土壤研究所 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所 南京农业大学 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所 亮点 • 长期施肥(尤其有机施肥)提高土壤自生固氮活性 • 土壤固氮菌及丛枝菌根真菌群落丰度与土壤自生固氮活性呈显著线性正相关 • 由固氮菌和丛枝菌根真菌组成的关键生态集群在土壤自生固氮中起重要作用 • 长期施肥降低固氮菌及丛植菌根真菌之间的协同关系 • 种植利用绿肥能够强化关键生态集群中固氮菌与丛植菌根真菌的协同关系 摘要 生物固氮是将大气氮转化为生物可利用氮的重要生态过程。虽然固氮菌在土壤生物固氮中起主导作用、丛枝菌根真菌(AMF)可促进固氮菌生物固氮,但土壤自生固氮活性和固氮菌群落对长期施肥的响应以及AMF在固氮菌驱动土壤自生固氮中的作用尚不清楚。本文基于一个小麦-玉米间作系统中长达33年的长期施肥试验,研究了长期施肥(包括施用化肥、牛粪、秸秆还田、种植利用绿肥)对土壤自生固氮活性、固氮菌与AMF群落及三者间关系的影响。研究发现,与不施肥对照相比,长期施肥显著提高土壤自生固氮活性,且以种植利用绿肥处理增幅最大。这主要与长期施肥处理下土壤固氮菌、AMF的绝对丰度及二者共现网络中关键生态集群Module #0(固氮菌以Skermanella和Azospirillum为主)相对丰度增加有关。长期施肥(尤其有机施肥)削弱了固氮菌与AMF之间的协同关系,但种植利用绿肥加强了关键生态集群Module #0中固氮菌与AMF之间的协同作用,该协同关系与土壤自生固氮潜力呈显著正相关。本文首次发现了种植利用绿肥内源驱动土壤自生固氮的证据,同时为研究土壤自生固氮与菌根真菌的关系奠定基础。 Guopeng Zhou, Kunkun Fan, Guilong Li, Songjuan Gao, Danna Chang, Ting Liang, Shun Li, Hai Liang, Jiudong Zhang, Zongxian Che, Weidong Cao. 2023. Synergistic effects of diazotrophs and arbuscular mycorrhizal fungi on soil biological nitrogen fixation after three decades of fertilization. iMeta 2: e81. https://doi.org/10.1002/imt2.81
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