长期以来，化肥施用作为一种主要的农业措施在提高农作物产量上具有显著成效，但诸多研究表明长期的化肥施加可导致土壤有机质下降、土壤氮流失加重、土壤大面积酸化以及农产品中重金属超标等问题，同时也会改变土壤微生物群落结构。然而，对于不同种类化肥的施加对微生物群落结构的影响有何异同，尚缺乏系统性的研究。为此，东北地理所农田分子生态学科组与黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所合作，以长期不施肥（NoF）、单施氮肥（N）、单施磷肥（P）、单施钾肥（K）、氮磷肥（NP）、氮钾肥（NK）、磷钾肥（PK）和氮磷钾混合肥（NPK）为研究对象，利用新一代高通量测序技术和分子生态网络分析，分别对上述不同化肥添加下农田黑土细菌和固氮菌群落结构进行解析。结果表明含有氮肥处理（N、NP、NK和NPK）和非氮肥处理（NoF、P、K、PK）的细菌群落和固氮菌群落均明显分成两大集团（图1），其中放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）是主要的优势细菌门，慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）和斯科曼氏球菌属（Skermanella）是主要优势固氮菌属；含氮肥和非氮肥处理的细菌和固氮菌分子网络结构也存在明显差异（图2）。网络属性分析发现，含氮肥的细菌网络和非氮肥的固氮菌网络虽然结构简单但更稳定。土壤pH、全氮和速效钾是调控细菌网络的主要因子；土壤pH、全碳、全氮和硝态氮是影响固氮菌网络的主要因子。上述结果综合表明，在长期施加不同化肥组合处理中，含氮化肥的施加是驱动东北农田黑土细菌和固氮菌群落结构分异的主导因素。
相关研究成果于2019年发表在Archives of Agronomy and Soil Science和Research in Microbiology上。研究得到中科院战略性先导专项和国家自然科学基金项目的资助。

　         　图1不同化肥处理对农田黑土细菌群落(a)和固氮菌群落(b)结构影响的PCoA分析 

                 图2不同化肥处理农田黑土细菌群落(a)和固氮菌群落(b)分子生态网络图 

      每个节点代表1个OTU，也就是相应的细菌/固氮菌物种；不同颜色的节点表示不同优势细菌/固氮菌类群；

                  蓝色线代表物种间的正相关关系，红色线代表物种间的负相关关系 

论文信息：

Zhenhua Yu, Xiaojing Hu, Dan Wei, et al. Long-term inorganic fertilizer use influences bacterial communities in Mollisols of Northeast China based on high-throughput sequencing and network analyses. Archives of Agronomy and Soil Science, 2019, 65: 1331–1340.

Xiaojing Hu,Liu Junjie, Dan Wei, et al. Long-term application of nitrogen, not phosphate or potassium,significantly alters the diazotrophic community compositions andstructures in a Mollisol in northeast China. Research in Microbiology, 2019, 170: 147-155.

论文链接：

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/03650340.2018.1563685

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092325081930018X?via%3Dihub