近日，南京农业大学资环学院土壤生态学团队在期刊Soil Biology & Biochemistry上在线发表题为“Organic fertilization promotes crop productivity through changes in soil aggregation” 的研究论文。研究发现旱地红壤施用有机肥可通过提升土壤大团聚体比例和养分库来提高作物生产力，主要由于大团聚体是植物生长所需养分的重要来源，而微团聚体上的资源则更有利于微生物利用。该发现推进了人们对有机肥投入在土壤团聚体形成及其塑造土壤多功能过程的认知。
土壤团聚体是土壤生态系统的基本功能单元，对生物地球化学循环和植物生长至关重要。然而，目前关于施肥如何通过调节土壤团聚体形成过程及其养分资源、微生物分布的非生物和生物过程了解尚浅。
该研究基于江西省红壤研究所旱地红壤长期定位试验（始于上世纪八十年代），选取不施肥（对照）、化肥（氮磷钾）、有机肥（猪粪）及化肥和有机肥混施四个试验处理，并将土壤分为不同大小的团聚体，比较了各粒径土壤团聚体和原土（即未分团聚体土壤）养分和微生物学性质。结果表明，与施用化肥相比，长期有机肥施用可以：（1）增加了大团聚体（> 0.25 mm）碳（C）、氮（N）、磷（P）含量，并增加了所有团聚体的细菌和真菌生物量；（2）提升了所有团聚体上N循环酶活性、C:P和N:P酶活性比，但降低了磷酸酶活性和C:N酶活性比；（3）提高了作物生产力，但降低了植物的C:N，C:P和N:P比值。与此同时，真菌/细菌和磷酸酶活性随团聚体粒径减小而降低，而革兰氏阳性与革兰氏阴性细菌比值、C循环酶活性、C:N和C:P的酶活性比值随团聚体粒径减小而增加。通过偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析发现，土壤大团聚体对作物生长有较大促进作用，而微团聚体（< 0.25 mm）是影响微生物群落的决定因素（图1）。
图1. 化肥和有机肥、大团聚体、中团聚体和微团聚体养分库对玉米根系和地上部性质直接和间接影响的偏最小二乘路径模型（A）和标准化总效应（B）以及化肥和有机肥、大团聚体、中团聚体和微团聚体微生物群落对原土壤微生物群落直接和间接影响的偏最小二乘路径模型（C）和标准化总效应（D）。
南京农业大学资环学院博士研究生田善义为第一作者，刘满强教授为通讯作者。此外，江西省红壤研究所李大明研究员、瑞典农业科学大学Paul Kardol教授，中科院南京土壤研究所蒋瑀霁研究员、德国亥姆霍兹联合会环境中心殷睿博士参与了部分工作。本研究得到国家自然科学基金（41771287、41877056）、国家重点研发计划（2021YFD1700200）及农业资源与环境国家重点学科创新引智计划（B12009）的资助。
论文连接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071721004077
