免耕結(jié)合玉米秸稈覆蓋可促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)積累。土壤細(xì)菌群落對(duì)生境變化敏感，通過(guò)調(diào)控碳氮循環(huán)控制土壤有機(jī)質(zhì)庫(kù)形成過(guò)程。但是，在長(zhǎng)期保護(hù)性耕作條件下，細(xì)菌介導(dǎo)土壤有機(jī)質(zhì)量質(zhì)變化的時(shí)效性及控制機(jī)制尚不明確。本研究通過(guò)對(duì)不同秸稈覆蓋年限(0年、6年、10年和14年)下土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和代謝功能潛力進(jìn)行系統(tǒng)分析，揭示了我國(guó)東北地區(qū)長(zhǎng)期玉米秸稈覆蓋對(duì)細(xì)菌群落特征和演變規(guī)律的影響。相較于地上部秸稈全部移除處理，秸稈連續(xù)還田6年后，細(xì)菌群落呈現(xiàn)出活躍生長(zhǎng)代謝特征，表現(xiàn)為系統(tǒng)發(fā)育多樣性提升、富營(yíng)養(yǎng)和寡營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌比值增高、種間互作網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度增加，以及生物合成潛力增強(qiáng);秸稈連續(xù)還田10年后，細(xì)菌群落變化趨勢(shì)類似，但伴隨放線菌門與其他菌種間競(jìng)爭(zhēng)加劇;至秸稈連續(xù)還田14年時(shí)，細(xì)菌群落碳水化合物合成效率降低。與此同步，土壤有機(jī)質(zhì)含量在秸稈還田10和14年后分別增加了42.7%和53.6%，碳氮比升高，且秸稈還田14年時(shí)，活性碳組分顯著提升。

上述細(xì)菌群落與土壤有機(jī)質(zhì)庫(kù)演變的時(shí)序協(xié)同規(guī)律表明，保護(hù)性耕作條件下土壤有機(jī)質(zhì)庫(kù)的構(gòu)建經(jīng)歷了從細(xì)菌初始饑餓緩解的穩(wěn)定周轉(zhuǎn)階段，到群落功能競(jìng)爭(zhēng)性重塑推動(dòng)的快速積累階段，最終到群落碳代謝效率權(quán)衡時(shí)期實(shí)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)量與碳可利用性的同步提升。結(jié)構(gòu)方程模型進(jìn)一步證實(shí)，土壤富營(yíng)養(yǎng)和寡營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌的比值以及細(xì)菌生長(zhǎng)策略對(duì)碳有效性反饋的時(shí)間特征，是調(diào)控土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量演變的核心路徑。本研究將細(xì)菌群落特征與土壤有機(jī)質(zhì)積累階段進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，為深入解讀黑土地保護(hù)性耕作技術(shù)維持和提升土壤有機(jī)質(zhì)的機(jī)制提供了微生物學(xué)參考。

研究成果以How bacterial traits scale to soil organic matter pool buildup revealed by long-term maize straw mulching experiment為題于2025年6月發(fā)表在Agriculture, Ecosystems & Environment期刊上。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所博士研究生賀章咪和副研究員朱雪峰為共同第一作者，何紅波研究員為通訊作者。該研究得到中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)A類項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金、青年科學(xué)基金以及沈陽(yáng)市科學(xué)技術(shù)計(jì)劃自然科學(xué)基金專項(xiàng)的資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167880925003482?via=ihub

玉米秸稈覆蓋不同持續(xù)時(shí)間下土壤細(xì)菌群落與有機(jī)質(zhì)量質(zhì)協(xié)同機(jī)制示意圖