碳计量研究所吕笑非副教授与加拿大阿尔伯塔大学（University of Alberta）Scott X. Chang课题组联合发表在Journal of Soils and Sediments期刊的合作研究成果：长期施氮，而非翻耕，影响了土壤微生物群落结构和功能（Long-term nitrogen fertilization, but not short-term tillage reversal, affects bacterial community structure and function in a no-till soil）”
农业中往往长期采用施氮肥和免耕等管理措施来增加作物产量、稳定土壤结构、提高土壤肥力。但是长期施用氮肥和免耕会引发土壤水渗透率降低、土壤板结、病虫害加剧等问题。定期翻耕可以起到清洁耕层表面、提高土壤孔隙度、促进有机质分解等作用，同时可能改变土壤微生物群落结构和功能。
为了研究农田土壤微生物群落对翻耕、免耕、施肥等农田管理措施的响应，研究者在加拿大阿尔伯塔大学的Breton plot农田长期定位试验站中，研究了长期免耕不施氮肥(NT)、长期施氮肥免耕（TR）和长期施氮肥且翻耕（TRN）三个处理对土壤微生物群落的影响。
主要内容
分别采集经过免耕不施氮肥（NT）、长期施氮肥免耕（TR）和长期施氮肥且翻耕（TRN）的三种土壤样品进行DNA采集、高通量测序、宏基因组预测等分析技术，结合理化因子研究不同处理对土壤细菌群落组成结构和功能的影响（图1）。
根据物种多样性分析，长期施氮肥免耕（TRN）处理下，土壤微生物群落中优势菌群的类群更为丰富（图2）。其中Alphaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Spartobacteria和Planctomycetia 等细菌类群中硝化菌群的相对丰度增加，而具有反硝化功能的一些细菌类群的相对丰度降低。经过宏基因组预测分析，其中长期施氮肥免耕（TRN）处理下胺还原酶、谷氨酸脱氢酶、氨基糖和核苷酸基因的相对丰度较高，表明长期施氮肥免耕处理具有较高的生物固氮能力和微生物碳利用效率。
图2. 免耕不施氮肥(NT)、长期施氮肥免耕（TR）和长期施氮肥且翻耕（TRN）对土壤微生物类群的影响
结论
翻耕和施氮肥会提高农田土壤中微生物群落的硝化功能。在长期施氮且翻耕（TRN）处理下，土壤硝化速率有所提高，同时改变了土壤微生物群落，促进了具有化能营养硝化功能的细菌丰度增加，以消除土壤的氮限制。 因此，在农田中采取氮肥施用和适时翻耕的措施，有利于提高土壤的养分利用率，为保障农田土壤的可持续利用具有重要意义。
作者简介
吕笑非，博士，中国计量大学碳计量研究所副教授，硕士研究生导师。加拿大阿尔伯塔大学（2014）访问学者。主要从事土壤固碳、资源化利用等研究。Scott X.Chang，加拿大阿尔伯塔大学可再生资源系教授。森林土壤学和生态学领域的国际知名专家，主要从事环境土壤学、植物营养和生物质炭改良环境等方面的研究。
