研究背景

尿素作为全球农业生产中最重要的氮肥之一，其氮素去向已被广泛研究，但目前对尿素碳 (urea-C) 在土壤中的作用了解较少。特别是随着稻田节水灌溉的推广应用，土壤微生物群落结构和活性也随之变化，进而影响尿素碳的去向。对于不同灌溉模式下土壤微生物群落变化及其对尿素碳的吸收利用有待探究。

近日，河海大学徐俊增教授研究团队在 Microorganisms 期刊上发表研究论文，本研究采用13碳尿素 (¹³C-urea)，探明了尿素碳在根际和非根际稻田土壤中的残留动态，并进一步采用磷脂脂肪酸稳定同位素探针 (PLFA-SIP)，甄别了参与尿素碳转化过程的土壤微生物群落，阐明了不同灌溉模式下根际和非根际土壤微生物群落结构的变化及其对尿素碳利用的差异。研究结果不仅有助于揭示节水灌溉稻田土壤尿素碳的截留机制，还有助于理解土壤微生物在地球生物化学过程中的关键作用。

研究过程与结果

本研究通过盆栽实验 (图1)，采用¹³C-urea，研究了节水灌溉 (CI) 和常规淹灌 (FI) 条件下，根际和非根际土壤中微生物群落组成的变化以及不同微生物群落对尿素碳 (urea-C) 的利用差异。研究结果表明，灌溉模式显著影响了根际和非根际土壤微生物生物量及其群落结构。节水灌溉显著增加了根际和非根际土壤微生物生物量，且与非根际土壤相比，根际土壤的微生物群落结构受灌溉模式的影响更加显著。

图1. 盆栽试验示意图。

图2. 不同处理下PLFA含量及相对丰度。

革兰氏阴性菌 (特别是16:1ω7c和18:1ω7c) 是利用尿素碳的主要群落。灌溉模式显著影响了土壤微生物群落对尿素碳的吸收和利用模式 (图3)。尿素碳在节水灌溉稻田土壤10-me16:0、cy17:0和cy19:0中相对富集，而在常规淹灌稻田土壤14:0、a15:0和15:0中相对富集 (图4)。

图3. 不同微生物种群对尿素碳的吸收利用。

图4. ¹³C-PLFA相对丰度。

研究总结

综上，土壤微生物生物量较群落结构更容易受灌溉模式的影响，特别是在根际土壤中，微生物群落结构的变化更为显著。灌溉模式显著影响了根际和非根际土壤微生物对尿素碳的利用。以上结果强调了灌溉模式对稻田土壤微生物群落结构和功能的调控作用，未来需在田间条件下进一步验证这些发现。

原文出自 Microorganisms 期刊：https://www.mdpi.com/2941990

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/microorganisms

Microorganisms 期刊介绍

主编：Nico Jehmlich, UFZ-Helmholtz Centre for Environmental Research, Germany

期刊主题涵盖微生物学的各个研究领域，主要发表环境、植物、食品、肠道、医药、技术等微生物相关领域的学术文章。现已被SCIE (Web of Science)、PubMed (NLM)、Scopus等重要数据库收录。

2023 Impact Factor：4.1

2023 CiteScore：7.4

Time to First Decision：13.4 Days

Acceptance to Publication：2.9 Days