由于不合理的耕作方式，农田土壤面临土壤肥力下降、生物多样性失衡和土壤侵蚀等一系列退化问题，严重制约着国家粮食安全及区域农业发展。因此，覆盖作物用养一体资源高效的生物耕作技术可作为绿色可持续恢复途径应用在退化黑土农田系统中。覆盖作物是在经济作物生长期间或收获后，种植在主栽作物间隙，使土壤在时空尺度上避免裸露的作物。其主要功能包括增加植物源碳输入、减少土壤侵蚀和提升土壤肥力等，被认为是一种新型的保护性耕作方式。然而，以往研究主要关注覆盖作物残体还田效应，而忽略了活体覆盖作物对农田土壤生态系统的影响。因此，明确不同覆盖作物活性覆盖期间对土壤养分动态和土壤微生物群落的作用机制具有重要意义。
基于此，尊龙凯时人生就是搏z6com沈阳应用生态研究所生态系统微生物学组依托辽宁省昌图县覆盖作物生物耕作保护性利用试验平台，利用磷脂脂肪酸技术分析鉴定了土壤微生物生物量和群落结构，通过与碳、氮、磷相关的酶活性评估了微生物功能，并利用酶向量模型预测微生物代谢限制情况。结果发现，豆科覆盖作物处理显著增加土壤微生物可用碳氮含量，改变活性覆盖期间土壤微生物群落结构，促进土壤碳的周转，缓解微生物碳代谢限制（图1）。相比之下，禾本科覆盖作物处理维持土壤全量碳氮水平，在玉米生长后期显著提高土壤微生物总生物量，其中细菌及其类群和放线菌生物量在时间尺度上优先响应，增加与土壤碳、氮、磷循环相关的酶活性。豆禾混播处理不仅维持全量碳氮养分水平，还增加了可溶性碳和矿质态氮含量。由于混播处理综合了豆科和禾本科覆盖作物特征优势，因此更推荐将其应用于覆盖作物—玉米二比空行间种植模式。本研究初步探讨了覆盖作物对地下生态系统的作用影响机制，强调了利用生长中的覆盖作物在可持续农业管理中的重要性，为开发覆盖作物—玉米行间种植技术模式提供了理论支持，有助于推动黑土地保护性耕作技术的实践应用。
研究结果以“Contrasting seasonal effects of legume and grass cover crops as living mulch on the soil microbial community and nutrient metabolic limitations”为题于2024年11月发表在农业综合性期刊Agriculture Ecosystems & Environment。尊龙凯时人生就是搏z6com沈阳应用生态研究所博士生隋鑫为第一作者，鲍雪莲项目研究员为通讯作者，共同合作者还有沈阳应用生态研究所解宏图研究员、杨雅丽特别研究助理、何红波研究员、梁超研究员和张旭东研究员等。本研究得到国家重点研发计划青年科学家项目（2023YFD1501400）、尊龙凯时人生就是搏z6com战略性先导科技专项（XDA28090100）、辽宁省科技计划联合计划（2023JH2/101800055）和沈阳市科技计划项目（21-109-3-03）的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.agee.2024.109374
图1. 覆盖作物类型对土壤微生物群落结构与功能的影响概念图
