关于耕作制度与枝条修剪覆盖物对苹果园土壤碳循环和微生物功能影响的宏基因组学见解

《Plant and Soil》：Metagenomic insights into the effects of tillage regime and branch-pruning mulch on soil carbon cycling and microbial function in apple orchards

　　

摘要

目的

果园系统的土壤碳循环受到耕作制度（TR）和覆盖材料（MT）的显著影响；然而，它们对土壤碳循环和微生物功能特征的协同效应尚不明确。

方法

本研究进行了一项田间实验，分析了在两种耕作制度（清洁耕作（CT）和自然草种植（NG）以及四种覆盖处理（不覆盖（NM）、枝条碎屑覆盖（SDM）、堆肥枝条碎屑覆盖（SDCM）和枝条碎屑衍生生物炭覆盖（SDBM））下，土壤的物理化学性质、活性碳组分以及碳循环微生物群落的功能基因结构。

结果

与CT相比，NG提高了土壤养分、活性碳组分、关键碳循环和氮循环酶的活性，以及关键碳循环细菌门类（包括Proteobacteria和Chloroflexi）的丰度。在NG条件下，不同的MT处理显著促进了土壤碳循环和微生物功能，尤其是SDCM显著增加了土壤养分含量和碳库管理指数（CPMI），同时提高了活性碳组分及相关酶的活性。功能基因分析表明，SDCM通过甲醇代谢（K04480）和果胶降解（K22994）协同促进了碳循环，同时抑制了甲烷生成（M00356）。

结论

NG与SDCM结合使用通过优化微生物群落结构和代谢网络，最有效地增强了土壤碳的封存，为可持续果园管理提供了理论基础。