湖南农业大学农学院黎娟教授团队揭示了深耕下深层土壤改良与细菌群落均质化的发生机制

复种制农田频繁的机械压力和过度施肥在全国范围内造成了严重的土壤压实和土壤退化问题。深耕可使底土结构松动，而不翻转或混合土层，是深层土壤改良的有效手段之一。了解深耕介导的土壤细菌群落空间动态和组装机制，对农田管理和可持续生产具有重要意义。

近日，湖南农业大学农学院黎娟教授团队在国际期刊Soil and Tillage Research (IF2022 = 6.5；中科院农林科学大类一区TOP)发表了题为 “Deep tillage enhances the spatial homogenization of bacterial communities by reducing deep soil compaction” 的研究论文。该研究通过采集中国南方烟稻复种区农田的土壤剖面样本，阐明复种制农田土壤压实状况。在此基础上，建立了三个长期试验观测点，研究了空间（土壤剖面）和时间尺度下深耕对土壤理化性质和细菌群落的影响，揭示了深耕塑造土壤养分、水分和微生物均质化界面的发生机制。研究表明，烟稻复种农田20 cm以下土层存在严重土壤压实，其土壤容重高，水分和养分含量及细菌群落多样性急剧下降。深耕改善了土壤压实，在深耕后第4年，深层土壤压实改良效应减弱，但深层土壤水分、有机质含量和细菌α多样性仍较高。深耕导致土壤剖面细菌群落在群落相似性和组成稳定性上更加均匀，这与土壤变量的异质性降低，细菌群落α多样性和有机质含量的增加，以及群落组装机制中均匀选择的重要性提高有关。此外，深耕下细菌群落的均质化可增强细菌网络复杂性和稳定性。

图1  2018年和2021年三个长期试验田0-30 cm土层细菌群落相似性(a)、土壤变量平均异质性(b)与土壤深度差异的关系，以及细菌群落α多样性与群落组成稳定性(c)的关系。群落组成稳定性(d)为三个长期试验田深耕(DT)和旋耕(RT)下相邻两个土壤深度和多个土壤深度的细菌群落组成比较结果。

该论文是继2021年在国际期刊Journal of Cleaner Production (IF2022 = 11.1；中科院环境科学大类一区TOP)上发表的间歇深耕对土壤改良和作物增产研究的进一步深耕增产机制解析工作。两项研究发现表明，利用深耕降低土壤压实可提高深土微生物多样性，增强土壤养分、水分和细菌群落空间均质化，有望塑造一个营养、水和微生物更均匀的根-土垂直界面，从而对作物根系生长、养分获取和根际微生物互作产生积极影响。

湖南农业大学农学院博士生胡瑞文为该论文第一作者，湖南农业大学农学院黎娟教授为该论文的通讯作者。湖南农业大学为论文的第一通讯单位。该研究得到了湖南省烟草公司科技项目(HN2023KJ03)和广东中烟工业有限责任公司科技项目(GDZY207011–02)的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.still.2024.106062

通讯员：胡蝶