微生物是驅(qū)動(dòng)土壤生態(tài)系統(tǒng)元素生物地球化學(xué)循環(huán)的引擎。在氮循環(huán)方面，微生物通過分解代謝將土壤中大分子有機(jī)物解聚、礦化，向土壤釋放礦質(zhì)氮（NH4+-N），持續(xù)供應(yīng)作物生長所需的礦質(zhì)氮。與此同時(shí)，微生物通過合成代謝產(chǎn)物的迭代過程（攝取底物-細(xì)胞生長-繁殖-死亡-殘留物積累）將非穩(wěn)態(tài)有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)土壤有機(jī)質(zhì)，從而促進(jìn)土壤有機(jī)態(tài)氮固定、減少氮素?fù)p失。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，有機(jī)肥替代部分化肥已被證明能高效促進(jìn)土壤氮積累。然而，與單施化肥相比，化肥有機(jī)替代下土壤氮積累的增量來源、穩(wěn)定性及其微生物機(jī)制并不清楚。
中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所蘇以榮研究員團(tuán)隊(duì)基于31年長期施肥定位試驗(yàn)，研究了有機(jī)物料（水稻秸稈和有機(jī)糞肥）替代部分化肥下水稻土中微生物殘留物積累特征，并計(jì)算了化肥有機(jī)替代下土壤氮積累的增量來源。結(jié)果表明，有機(jī)物料替代顯著增加了微生物生長速率，促使總微生物生物量增加，進(jìn)而微生物殘留物積累增加，這是化肥有機(jī)替代促進(jìn)土壤氮積累的重要來源之一。具體來說，有機(jī)肥替代30~60%化肥比單施化肥的土壤全氮增加48~76%，這部分氮素增量中微生物殘留物與植物殘?bào)w貢獻(xiàn)相當(dāng)，其中真菌殘留物貢獻(xiàn)30~35%、細(xì)菌殘留物貢獻(xiàn)15~22%、未被微生物利用的植物碎屑貢獻(xiàn)為43~55%；秸稈還田比單施化肥增加的22%全氮中，微生物貢獻(xiàn)（74%）遠(yuǎn)大于植物殘?bào)w（26%），其中真菌殘留物貢獻(xiàn)高達(dá)62%。因此，有機(jī)肥和秸稈兩類有機(jī)物料均能有效促進(jìn)土壤氮積累，但以有機(jī)肥效果好于秸稈；不同有機(jī)物料施用促進(jìn)土壤氮積累的過程中微生物貢獻(xiàn)差異較大，有機(jī)肥處理下微生物過程對(duì)氮積累的貢獻(xiàn)小于秸稈，這主要是由于相較于秸稈，有機(jī)肥處理下真菌對(duì)有機(jī)肥分解的參與作用減弱。研究結(jié)果為解釋不同施肥管理下水稻土氮素積累差異的微生物機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。
該項(xiàng)研究以Manure application accumulates more nitrogen in paddy soils than rice straw but less from fungal necromass為題發(fā)表在農(nóng)業(yè)科學(xué)國際期刊Agriculture, Ecosystems and Environment上。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（41977100，41877035，31872851），廣西基金（2018GXNSFAA138020）和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0200106）等項(xiàng)目的支持。
長期施肥處理下水稻根際土和非根際土中微生物殘留物氮含量及其占全氮的比例
有機(jī)物料替代部分化肥比單施化肥促進(jìn)土壤（非根際土）氮素積累的來源