曹卫东教授(中国农业科学院农业资源与区域规划研究所)和车宗贤教授(甘肃省土壤肥料与节水农业研究所)领导的一项研究发表在《科学中国生命科学》杂志上农业科学院)。

施肥试验于1988年在中国甘肃省武威县小麦玉米种植体系中建立，其中包括中国典型的施肥体系(化学氮、牛粪、秸秆和绿肥)。“充分了解典型施肥的优缺点对于指导我国农田管理具有重要意义。”车宗贤说。

曹卫东和他的学生周国鹏试图确定每种肥料改变某些土壤碳和氮过程(例如有机碳矿化、氮固定和 N 2 O 释放)的能力是否有所不同。该团队在长期典型施肥实验的基础上进行微观实验，确定土壤的潜在功能，并分析土壤功能的驱动机制。

研究小组发现，长期施用绿肥或牛粪所产生的小麦产量与化学氮肥相当，前者提供了更高的土壤功能，并允许氮循环功能(特别是土壤氮矿化和生物固氮)控制小麦产量。

全球网络内的关键系统发育型而非整个微生物群落主导了土壤多功能性以及 C、N 和 P 在土壤剖面(0-100 cm)内循环的功能。

研究人员还证实，这些关键系统发育型由许多营养循环代谢途径和参与有机碳矿化、N 2 O释放和生物固氮的重要微生物组成。

例如，化学氮、绿肥和牛粪导致了关键系统发育型中amoB、nifH和GH48基因以及亚硝化单胞菌科、固氮螺菌科和鞘氨醇单胞菌科的最高丰度，并且这些微生物与N 2 O显着正相关。分别是释放、固氮和有机碳矿化。

令人惊讶的是，研究小组证明，有机肥通过促进土壤微生物在土壤剖面和绿肥中的迁移，以最高的迁移率增加了网络规模和关键系统发育型对底土功能的影响。

“这些令人兴奋的新结果进一步证明了绿肥在保持和改善土壤健康方面的独特作用。它们表明绿肥可以促进土壤微生物在土壤剖面上的迁移，并促进土壤生物固氮，我们希望这项研究能够通过调节农业生态系统中的土壤微生物关键类群，为控制土壤功能和生产力提供可选择的策略，”曹卫东说。

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