科學(xué)施肥
微生物是陸地碳循環(huán)的主要驅(qū)動(dòng)者，控制著土壤有機(jī)質(zhì)中的碳儲(chǔ)存與向大氣釋放的CO₂之間的平衡。土壤病毒作為土壤碳循環(huán)的重要組成部分，通過侵染作用顯著影響微生物群落動(dòng)態(tài)和功能。然而，病毒如何調(diào)控農(nóng)田土壤有機(jī)碳積累的機(jī)制尚不清楚。近日，中國(guó)科學(xué)院南京土壤所傳出消息，該所在病毒調(diào)控土壤有機(jī)碳積累機(jī)制研究中取得進(jìn)展。
中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所張佳寶院士團(tuán)隊(duì)通過華北平原長(zhǎng)期秸稈還田定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，病毒通過裂解與溶原兩種生活方式動(dòng)態(tài)調(diào)控碳循環(huán)。在秸稈還田土壤中(高碳條件)，93%的病毒處于裂解狀態(tài)，通過分解宿主細(xì)菌釋放大量有機(jī)質(zhì)，加速微生物周轉(zhuǎn)，促進(jìn)礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳和微生物殘?bào)w碳的形成。相反，在秸稈移除土壤中(低碳條件)，21%的病毒選擇溶原狀態(tài)，攜帶多糖水解酶等輔助代謝基因，幫助宿主降解難分解有機(jī)物，提升碳利用效率。病毒攜帶的輔助代謝基因可定向優(yōu)化宿主代謝路徑：低碳條件下，病毒的輔助代謝基因主要參與碳降解，如糖苷水解酶(GHs)基因;而高碳條件下，病毒則富集碳固定相關(guān)基因(如rbcL、tktA)，通過卡爾文循環(huán)增強(qiáng)宿主固碳能力。研究揭示了病毒對(duì)農(nóng)田土壤有機(jī)碳調(diào)控的“雙重機(jī)制”。
該研究表明，秸稈還田配合氮肥施用可促進(jìn)裂解病毒主導(dǎo)的“病毒分流”效應(yīng)，通過釋放宿主養(yǎng)分和塑造微生物殘?bào)w，顯著提升土壤有機(jī)碳含量。研究成果為精準(zhǔn)調(diào)控農(nóng)田土壤固碳技術(shù)路徑、制定科學(xué)施肥與秸稈還田方案提供了理論依據(jù)。