氮肥对大豆根际土壤微生物群落和代谢的影响

作     者：高瑞敏 严君 邹狮 韩晓增 邹文秀 陈旭 陆欣春 杨舒纯 许梦琪 GAO Ruimin;YAN Jun;ZOU Shi;HAN Xiaozeng;ZOU Wenxiu;CHEN Xu;LU Xinchun;YANG Shuchun;XU Mengqi

作者机构：中国科学院东北地理与农业生态研究所黑龙江哈尔滨150081 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《土壤与作物》 (Soils and Crops)

年 卷 期：2023年第12卷第4期

页      面：373-384页

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFD1500802) 黑龙江省“揭榜挂帅”科技攻关项目(2021ZXJ05B03) 中国科学院战略性先导科技专项A类(XDA28070000) 

主　　题：氮肥 固氮菌群落 代谢产物 

摘      要：探究不同施氮水平下大豆根际固氮微生物群落和代谢差异,对于合理有效的调控根际生态系统、提高土壤养分利用效率等具有重要意义。采用土壤代谢组学和高通量测序技术,研究了不同施氮处理对大豆根际土壤代谢产物与固氮微生物群落结构的影响。结果表明,无氮和施氮处理下大豆根际土壤代谢产物以及土壤固氮菌群落结构差异显著;共检测到29种差异代谢物,包括有机酸、聚酮类化合物、脂肪酰基类化合物、有机含氮化合物等物质;施氮促进大多数代谢物含量上调,且以有机酸及其衍生物含量最高,而下调代谢物仅1种为脂肪酰基类化合物。差异代谢物通路分析表明,差异代谢产物主要富集在氨基酸合成与碳水化合物代谢等途径;此外,施氮处理显著改变固氮微生物群落结构组成,与无氮处理相比大豆根际土壤中慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、固氮氢自养单胞菌属(Azohydromonas),弗兰克氏菌属(Frankia)以及中华根瘤菌属(Sinorhizobium)等相对丰度显著下降。相关性分析表明根际优势固氮菌慢生根瘤菌属、固氮氢自养单胞菌属以及弗兰克氏菌属同大多数上调代谢物呈显著负相关关系,同下调差异代谢物呈显著正相关关系;中华根瘤菌属同大多数上调代谢物呈显著负相关关系。施氮可能通过影响根系分泌物,从而直接或间接对根际土壤固氮微生物群落结构产生影响。研究结果为不同氮肥处理对大豆根际土壤微生物群落及代谢产物的影响提供了理论基础。