文献类型： 中文期刊

作者： 孙苗苗 ¹ ; 毕晶晶 ¹ ; 魏步青 ¹ ; 曾贤 ¹ ; 刘兴艳 ¹ ; 邹淼 ¹ ; 冯秀秀 ¹ ; 宋阿琳 ¹ ; 范分良 ¹ ;

作者机构： 1.北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室/农业农村部植物营养与肥料重点实验室/中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

关键词： 中低肥力农田;土壤肥力指数;土壤微生物;有益菌;酶活性

期刊名称： 植物营养与肥料学报

ISSN： 1008-505X

年卷期： 2025 年 31 卷 010 期

页码： 2029-2042

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】土壤微生物作为活跃组分，参与有机残体分解、难溶性养分的矿化以及不同养分间的转化，进而影响土壤肥力。本研究旨在探究黄淮海典型县域不同肥力农田微生物特征及其与土壤肥力的内在联系。【方法】选取河北武强县作为典型的小麦生产县域，采用全县域尺度3 km×3 km网格点取样方法，共采集43个具有代表性的土壤样品，选取土壤全氮、有机质、速效磷、有效钾、pH、土壤呼吸速率等6个关键指标，通过主成分分析法计算指标权重，并根据指标性质确定得分函数及计算得分，综合量化后得出土壤肥力指数(SFI)。在土壤理化性质和胞外酶活性测定的基础上，结合高通量测序技术，利用植物有益菌与真菌病原菌数据库对有益菌和病原菌进行精准分析，开展相关性分析及随机森林预测，并通过偏最小二乘路径的结构方程模型探究微生物群落与土壤肥力及其关键指标的相互影响。【结果】高肥力土壤全氮、有机质、有效钾、速效磷含量较低肥力土壤分别高出41%、47%、38%和82%，其中土壤全氮(P=0.03)、有机质(P=0.04)显著影响不同肥力土壤中微生物组成。与低肥力土壤相比，高肥力土壤细菌香农指数低0.25%(P<0.05)，物种组成差异显著。在高肥力土壤中，亚硝化球形菌属(Nitrososphaera)的相对丰度较中肥力和低肥力土壤分别高出48%和63%；有益菌嗜甲基菌属(Methylophilus)的相对丰度分别高出69%和141%；而病原菌外瓶霉属(Exophiala)的相对丰度则分别低40%和67%。与低肥力土壤相比，高肥力土壤碱性磷酸酶和葡萄糖苷酶活性分别高出39%、37%。随机森林预测可知，亚硝化球形菌属(Nitrososphaera)、嗜甲基菌属(Methylophilus)及外瓶霉属(Exophiala)均对土壤肥力具有极显著效应(P<0.01)。结构方程模型显示，微生物组成极显著影响微生物多样性(P<0.01)，土壤胞外酶活性显著改善土壤养分状况(P<0.05)和土壤肥力指数(P<0.01)。【结论】不同肥力土壤微生物群落组成变化显著，高肥力土壤亚硝化球形菌属(Nitrososphaera)及有益菌嗜甲基菌属(Methylophilus)丰度升高，潜在的病原真菌外瓶霉属(Exophiala)丰度降低。这种优化的群落结构增强了碳、氮、磷循环相关土壤胞外酶活性，促进了有机养分转化，从而有效提升了土壤功能。因此，将差异微生物丰度加入黄淮海平原土壤肥力评价体系，可以更全面地评估土壤生态功能和肥力。