





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (8): 1712-1726.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.08.009
王彩玉1,2(
), 刘小丽1, 李文广1,3,*(
), 杨文平4, 杨珍平1,*(
), 高志强1
收稿日期:2025-07-09
接受日期:2026-01-29
出版日期:2026-04-21
发布日期:2026-04-21
通信作者:
联系方式:
王彩玉,E-mail:gtq1003@126.com。
基金资助:
WANG CaiYu1,2(
), LIU XiaoLi1, LI WenGuang1,3,*(
), YANG WenPing4, YANG ZhenPing1,*(
), GAO ZhiQiang1
Received:2025-07-09
Accepted:2026-01-29
Published:2026-04-21
Online:2026-04-21
摘要:
【目的】研究有机肥不同比例替代化肥对旱地小麦生产力、氮磷肥农学效率、土壤多功能性及微生物群落结构的影响,重点解析土壤多功能性驱动作物生长的微生物机制,为黄土高原旱地合理施肥、培育健康土壤和农业可持续发展提供依据。【方法】于2019—2022年开展旱地小麦施肥试验,所设6个处理分别为不施肥(CK)、单施化肥(CF)和有机肥氮以20%、40%、60%、80%替代化肥氮(MN:M20N80、M40N60、M60N40、M80N20)。采用宏基因组测序技术获取了62种与碳、氮、磷、硫循环相关的功能基因,并分析了群落组成和多样性差异,探索旱地农田生态系统中微生物群落如何通过土壤多功能性影响小麦生长。【结果】MN处理的小麦产量、氮磷肥农学效率和土壤多功能性均显著高于CK和CF处理,其中M40N60表现最优。与CK相比,M40N60的小麦平均产量和土壤多功能性提升幅度最大,分别为60.1%和191.6%。群落分析结果表明,施肥显著改变了细菌和真菌群落组成和多样性,细菌群落优势菌门分别为Actinobacteria(32.4%)、Proteobacteria(31.1%)和Acidobacteria(13.5%),真菌群落优势菌门分别为Ascomycota(0.6%)、Mucoromycota(0.2%)和Basidiomycota(0.1%)。不同处理的物种丰富度和香农指数分布规律不同,香农指数表现为MN>CF>CK处理,且其随有机肥替代比例的降低先增加后降低;物种丰富度表现为CK>CF>MN处理。校正随机率结果表明,细菌群落和真菌群落构建中分别由确定性和随机性过程主导。相关性结果表明,土壤多功能性与产量和细菌群落香农指数显著正相关,但与物种丰富度无显著关系。结构方程结果表明,在考虑了多种土壤变量后,细菌香农指数与土壤多功能性仍然保持正相关关系,且土壤多功能性对小麦产量产生积极影响。随机森林分析表明,稀有细菌类群对土壤多功能性的预测作用强于丰富细菌类群。【结论】有机肥氮替代40%化肥氮(M40N60)能实现作物生产力与土壤健康协同提升,建议将其纳入黄土高原旱地农业的推荐施肥方案。
王彩玉, 刘小丽, 李文广, 杨文平, 杨珍平, 高志强. 有机肥不同替代比例对土壤多功能性的影响及微生物驱动机制[J]. 中国农业科学, 2026, 59(8): 1712-1726.
WANG CaiYu, LIU XiaoLi, LI WenGuang, YANG WenPing, YANG ZhenPing, GAO ZhiQiang. Effects of Different Substitution Rates of Organic Fertilizers on Soil Multifunctionality and Its Microbial Driving Mechanisms[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(8): 1712-1726.
表1
试验设计及施肥详情"
| 处理 Treatment | 有机肥 Organic fertilization | 化肥 Chemical fertilization | 养分输入总量 Total nutrient input | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | ||
| CK | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| CF | 0 | 150 | 90 | 60 | 150 | 90 | 60 |
| M20N80 | 1293.2 | 120 | 72.0 | 48.3 | 150 | 90 | 60 |
| M40N60 | 2586.4 | 90 | 54.0 | 36.7 | 150 | 90 | 60 |
| M60N40 | 3879.6 | 60 | 36.1 | 25.1 | 150 | 90 | 60 |
| M80N20 | 5172.8 | 30 | 18.1 | 13.4 | 150 | 90 | 60 |
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