研究表明覆盖作物对农田土壤微生物有积极影响

导  读

自然界中没有任何地方蕴含着像土壤中那样多的物种；然而，土壤微生物多样性却鲜为人知，因为它存在于地下，其大多无法被人眼察觉。土壤微生物是养分循环、调节土壤有机质活性、土壤碳封存和温室气体排放、改变土壤物理结构与水文状况、通过共生关系提高植物养分吸收的数量与效率，以及改善植物健康的主要介质。这些服务对自然生态系统的运作而言不可或缺，也是农业系统可持续管理的重要组成资源。来自伊利诺伊大学的分析研究显示，与裸休耕土相比覆盖作物有助于提高土壤微生物的丰富度、活跃度和多样性。虽然目前只有一小部分传统种植作物的农民在收获后种植覆盖作物，但一份来自伊利诺伊大学最新全球分析显示种植覆盖作物能使土壤微生物丰富度增加27%。

研究引用：

Nakian Kim et al, Do cover crops benefit soil microbiome? A meta-analysis of current research, Soil Biology and Biochemistry (2020). DOI: 10.1016/j.soilbio.2019.107701

编译：谭金宜、李颖

种植覆盖作物具有减少氮损失、抑制杂草、控制土壤流失等益处，这份新的研究结果又为其增添了另外一大优势 – 提高土壤微生物效益。尽管土壤微生物丰富度不容易观测，但它是衡量土壤健康的一个重要指标。相关研究内容发表在Soil Biology and Biochemistry期刊中，该文章的第一作者，伊利诺伊大学农作物科学学院的博士生Nakian Kim解释到：“许多生态功能例如养分循环需要土壤微生物的参与。了解土壤微生物的功能以及农业如何帮助形成良好的土壤微生物环境是十分重要的。”

其他研究表明覆盖作物对微生物群落有益处，但它们中的大多数都是一次性的，主要因为受到特定场地条件、独特季节效应、特殊管理制度和研究人员分析方法选择等因素的影响。Kim工作的不同之处在于他从这些一次性的研究中寻找归纳普遍规律。

这篇文章的共同作者，农学学院的副教授Maria Villamil解释到，他们对世界各地60个试验田结果进行分析，与没有覆盖作物的农田相比，种植覆盖作物使得土壤微生物丰富度增加了27%。

研究小组进行了十分严格的筛选，希望通过比较可靠的研究，进行充分的重复实验进而对全球模式作出有效的结论。他们搜集了关于覆盖作物现有的研究，获得了约985篇科学论文。从中他们仅保留了直接对比覆盖作物和裸露休耕的研究，没有考虑在温室中进行或将农作物残余当作覆盖作物的情况。同时，他们也确保这些研究统计的可靠性，实验数据拥有相当大的样本容量。最后，他们重新分析了60项研究的数据，报告了13个土壤微生物参数。

研究团队将13个微生物参数分为三类：微生物丰富度，活跃度和多样性。与裸休耕土相比，种植覆盖作物的土地土壤微生物不仅丰富度增加了，活跃度和多样性也分别增加了22%和2.5%。

Kim解释到：“这三类指标都很重要，尤其是多样性，因为多样化的微生物群落更有弹性。考虑到微生物多样性与生态服务系统功能之间的密切联系，小的影响可能对提高可持续性大有帮助，因此覆盖作物真的十分有帮助。”

Figure 1. 覆盖作物对土壤微生物丰富度、活跃度和多样性的影响

更进一步的研究

研究人员还梳理了一些更高层面的影响，比如，气候、覆盖作物的种植与终止方式和耕作方式会对覆盖作物对土壤微生物群落的帮助产生什么样的影响？

Kim认为使用除草剂作为覆盖作物的终止方式会对土壤微生物群落产生很强的调节作用，“与机械终止相比，化学终止的影响效益始终较小，换句话说，除草剂在某种程度上降低了覆盖作物对土壤微生物的效益。”

本文研究汇总了不同的气候类型，包括热带、温带、干旱半干旱和大陆性气候条件。在所有四类气候影响下，覆盖作物的应用都可以显著提高土壤微生物的效益，尤其在温带和干旱半干旱地区的影响更为明显。

Figure 2.  覆盖作物终止方式对影响效果的影响

这些次要因素的影响是间接的，因此需要更多的研究才能得到真正的结论。Villamil的团队已经着手进行研究以获得更明确的答案。但与此同时，她对整个分析结果感到振奋。覆盖作物持续积极的影响让她感到惊讶但也很高兴，她自2001年以来一直在研究伊利诺伊州典型的玉米-大豆轮作中覆盖作物的影响，然而在高肥力环境中，除了影响谷物和一年生黑麦吸收氮的能力（天气允许的条件下）以外，很难证明覆盖作物的其他影响。种植覆盖作物产生有关化学和物理特性的变化很难被观察到，但与微生物群落的关联却是让人惊喜的。未来，随着数据库的扩大，通过更全面的分析可以揭示特定覆盖种植对土壤微生物群落的影响，这与农业和环境效益都密切相关。

推荐阅读

“土壤家”是“土壤观察”、“环境与健康观察”兄弟号。

欢迎关注我们， 联系我们请加13926117407微信号（或发邮件至[e-mail]）