近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所植物營(yíng)養(yǎng)團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)氮肥誘導(dǎo)的富營(yíng)養(yǎng)型非分解菌具有強(qiáng)大的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)下游糖產(chǎn)物的能力，通過(guò)糖類(lèi)養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制重塑了以強(qiáng)分解能力芽孢桿菌占據(jù)主導(dǎo)的微生物群落，并維持其高效降解能力。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然通訊 （Nature Communications） 》上。
秸稈還田是保障國(guó)家糧食安全、實(shí)現(xiàn)化肥減施增效以及促進(jìn)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(huì)刺激土壤微生物“氮挖掘”，導(dǎo)致作物與微生物爭(zhēng)氮。秸稈配施氮肥是平衡碳氮比的有效策略，既促進(jìn)秸稈分解轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)碳，又能緩解微生物對(duì)氮素的競(jìng)爭(zhēng)，從而優(yōu)化土壤-作物系統(tǒng)碳氮循環(huán)過(guò)程。當(dāng)前，施氮下原位秸稈分解過(guò)程及其微生物調(diào)控機(jī)制仍不清楚。
本研究利用三個(gè)施氮梯度下的秸稈包田間填埋試驗(yàn)和微生物多組學(xué)技術(shù)，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(chǔ)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(xué)和代謝組學(xué)證實(shí)，不具備分解能力的葡萄球菌通過(guò)糖類(lèi)養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，誘導(dǎo)秸稈分解者群落中具有強(qiáng)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(yíng)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(shù)支撐。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)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(dǎo)。本研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、農(nóng)田智慧施肥、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕地科學(xué)中心、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。
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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
