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南京土壤所线虫-微生物互作关系下有机碳库转化机制研究获进展

南京土壤所线虫-微生物互作关系下有机碳库转化机制研究获进展

  资源竞争和生物捕食是生物群落物种组成和多样性演变的关键驱动力。土壤微生物之间的资源竞争和生态位分化已有大量研究揭示,但对生物捕食影响微生物多样性和群落结构演变的作用机制仍缺乏研究,尤其缺乏在野外开放环境下的相关长期试验研究。线虫是土壤中最丰富的无脊椎动物类群之一,线虫捕食作用影响了微生物的数量、群落结构和功能活性。在农田土壤中,不同的培肥措施会改变土壤结构和孔隙、有机质和养分含量,也必然影响线虫对微生物捕食作用的强度与效应,从而影响微生物的分布及其养分转化功能,成为调控土壤生物功能、提高农田养分利用效率的基础。前期研究已经发现,旱地红壤在长期有机培肥后,土壤团聚体中线虫对微生物的捕食作用促进了非根际氮代谢和根际磷代谢,抑制了非根际碳代谢。因此,线虫-微生物交互作用有利于红壤团聚体中有机碳固持和NP养分平衡供应。土壤有机碳库可分为活性、慢性和惰性有机碳库,土壤不同团聚体中(大团聚体>2000mm、中团聚体250mm—2000mm、小团聚体<250mm)三种碳库的积累过程不同。当前研究对不同培肥措施下线虫-微生物的互作关系及其对不同有机碳库容与周北京时时彩转速率的影响机制尚不清楚。

  近期,中国科学院南京土壤研究所孙波课题组针对中亚热带典型的贫瘠旱北京时时彩地红壤,基于长期有机培肥(猪粪)试验,研究发现红壤土壤活性、慢性和惰性有机碳库容随有机肥用量增加而增加,但在相同施肥量下其库容随团聚体粒径增大而减小;三种有机碳库的周转速率变化趋势与库容的变化趋势相反。大团聚中食细菌线虫群落结构与小团聚体和微团聚体显著分异,其优势类群原杆属的丰度最高,导致不同粒级团聚体中微生物群落结构的差异。大团聚体中细菌与真菌比值(B/F)和革兰氏阳性菌与阴性菌比值(G-/G+)均高于微团聚体,但微团聚体中B/FG-/G与有机碳库容和周转速率的正相关更为显著。结构等式模型分析表明,在大团聚体和小团聚体中,食细菌线虫的捕食作用通过增加细菌与真菌比值(B/F)间接促进了土壤有机碳库容与周转速率。该研究结果在土壤微域尺度上,阐明了土壤食细菌线虫的捕食作用对根际红壤不同有机碳库容与周转速率的生物作用机制,为建立红壤生物培肥措施提供了的理论依据。

  相关研究成果发表在Soil Biology and BiochemistryEnvironmental Microbiology等杂志上。该研究得到了国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项、国家重点基础研究发展计划等的资助。

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红壤根际线虫对微生物的捕食作用在大团聚体中对碳库储存和周转的影响与微团聚体不同