近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)在Journal of Ecology上發(fā)表題為“Reconciling plant and microbial ecological strategies to elucidate cover crop effects on soil carbon and nitrogen cycling”的研究論文，報(bào)道了覆蓋作物生態(tài)策略與微生物生態(tài)策略協(xié)同調(diào)控土壤碳氮?jiǎng)討B(tài)的生態(tài)機(jī)制。覆蓋作物（我國(guó)常稱綠肥）種類繁多，生長(zhǎng)表現(xiàn)各異，在生態(tài)農(nóng)業(yè)、再生農(nóng)業(yè)及保護(hù)性農(nóng)業(yè)管理措施中具有培育土壤健康的巨大潛力。
基于生態(tài)進(jìn)化知識(shí)，植物物種在性狀譜上的位置與其對(duì)環(huán)境的響應(yīng)和效應(yīng)（即功能）密切相關(guān)，因此，引入性狀和生態(tài)策略的概念不僅可以歸納復(fù)雜多樣的覆蓋作物功能群，還可以為將植物-土壤生物群落的相互作用整合到生物地球化學(xué)模型中提供途徑。植物經(jīng)濟(jì)空間是將經(jīng)濟(jì)學(xué)理論納入生態(tài)學(xué)來(lái)解釋植物資源的收支現(xiàn)象，旨在理解不同物種在資源投資與收益之間的權(quán)衡。植物的資源獲取和資源保守管理策略顯著影響資源流動(dòng)，如從光合作用同化和根系養(yǎng)分吸收到根際淀積物的釋放。基于性狀權(quán)衡和協(xié)同的生態(tài)策略理論框架已在闡明土壤有機(jī)質(zhì)和根際激發(fā)效應(yīng)的關(guān)系、養(yǎng)分循環(huán)速率和植物-土壤反饋等土壤生態(tài)過(guò)程機(jī)制中發(fā)揮重要作用。然而，當(dāng)前基于性狀和生態(tài)策略的研究主要以植物為中心，土壤微生物作為土壤多個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，與植物性狀密切相關(guān)的微生物性狀重要性在以往研究中尚未受到足夠的重視。
此外，考慮到微生物群落結(jié)構(gòu)的變化不一定伴隨生態(tài)功能的變化（Louca et al.,2016），基因水平的過(guò)程（如快速適應(yīng)性進(jìn)化及水平基因轉(zhuǎn)移）可以導(dǎo)致微生物群落的功能與其系統(tǒng)發(fā)育之間的解耦（Koskella et al.,2017），亟需結(jié)合微生物功能性狀以理解植物-微生物的互作關(guān)系。本研究聚焦植物生態(tài)策略中兩個(gè)關(guān)鍵梯度：反映植物投資權(quán)衡的“快-慢”保守梯度，以及植物與菌根合作的“協(xié)作梯度”。
圖1微生物功能性狀與植物經(jīng)濟(jì)策略“保守梯度”之間的關(guān)聯(lián)
主要結(jié)果表明，根際土壤微生物群落性狀的權(quán)衡與覆蓋作物生態(tài)策略的“保守梯度”關(guān)聯(lián)更為密切（圖1）?！翱臁钡墨@取型覆蓋作物傾向于富集具備開(kāi)發(fā)性策略的微生物，如細(xì)菌趨化性、分泌系統(tǒng)及細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性等，導(dǎo)致高的土壤胞外酶活性，增強(qiáng)土壤凈氮礦化速率，進(jìn)而提高土壤氮有效性，并作用于后續(xù)主作物產(chǎn)量（圖2）。相比之下，“慢”的保守型覆蓋作物促使微生物群落策略表現(xiàn)為碳固定、三羧酸循環(huán)（TCA）、核糖體及支鏈氨基酸生物合成等代謝性狀的增強(qiáng)，提高土壤微生物碳代謝效率，表現(xiàn)為呼吸代謝熵（qCO2）降低和微生物生物量碳的增加，從而促進(jìn)有機(jī)碳積累（圖2）。
圖2微生物生態(tài)策略權(quán)衡對(duì)土壤碳氮循環(huán)相關(guān)功能的影響
本研究突顯了利用基于性狀和生態(tài)策略的框架預(yù)測(cè)植物-微生物共同驅(qū)動(dòng)生態(tài)功能的潛力，并為資源高效型或環(huán)境抗逆型農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中覆蓋作物的物種選擇提供啟示。
土壤生態(tài)實(shí)驗(yàn)室博士生程賽賽為第一作者，劉滿強(qiáng)教授為通訊作者。團(tuán)隊(duì)胡鋒教授、博士生薛文鳳和已出站博士后龔鑫，及蘭州大學(xué)草地微生物研究中心楊云鋒教授共同參與或指導(dǎo)了該項(xiàng)工作。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1700202）和國(guó)家自然科學(xué)基金（42077047）項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接：
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