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稀有phoD细菌调控喀斯特果药间作系统的磷生物有效性
时间:2025-08-22  来源:西双版纳热带植物园  作者:刘成刚  点击:

  在全球环境变化和资源枯竭的背景下,果园-药用植物间作系统作为一种可持续的农林发展模式,通过优化果树与药用植物的时空配置,有效缓解了果林投资周期长和土地资源利用效率低的问题。这一模式对喀斯特等生态脆弱区域的绿色发展尤为重要,因为这些地区普遍存在土壤磷匮乏现象。虽然果药间作系统已被证实能提高土壤碳氮利用效率和农民收入,但不同药用植物间作对土壤磷生物有效性的微生物调控机制尚不清楚。

  中国科学院西双版纳热带植物园(以下简称“版纳植物园”)农林复合生态系统研究组刘成刚研究员与广西植物研究所等单位合作,以广西漓江流域喀斯特果药间作系统为研究对象,探讨了土壤磷生物有效性的变化规律及其微生物调控机制。研究发现:1)与单作果园(Prunus salicina)相比,果药间作系统总体上降低了土壤生物有效磷组分含量(除CaCl2-P外),但增加了微生物生物量磷含量,潜在地提高了有机磷的临时储存。这些变化促进药用植物从根际土壤中吸收无机磷,表现在磷素活化、供应能力和获取策略的积极响应。2)果药间作系统显著改变了phoD细菌群落的组成和结构,但对其多样性无影响。同时,稀有phoD类群(如假单胞菌Pseudomonas)对土壤氮磷比、pH和水分的变化更为敏感,成为调控磷生物有效性的关键;而丰富类群(如慢生根瘤菌Bradyrhizobium)作用较弱。3)果药间作系统通过药用植物特异性影响稀有phoD细菌,将土壤磷利用策略从“无机磷获取”转向“有机磷暂存”,提高了磷素利用效率;其中,李树+金丝桃(Hypericum monogynum)和李树+黄花倒水莲(Polygala fallax)间作系统表现较优。这些发现强调了药用植物选择对优化喀斯特土壤磷循环的重要性,并表明在果药间作系统中定向施磷可以提高喀斯特土地生产力。建议后续研究应结合不同药用植物根系功能特征和优化磷肥施用策略来探究根际磷循环的动态机制,以实现果药间作系统的可持续管理。

  相关研究结果以“Rare rather than abundant phoD-harboring bacteria shape soil phosphorus bioavailability in karst orchard–medicinal plant intercropping systems”为题发表于Agriculture,Ecosystems and Environment上。该研究在测试中得到了版纳植物园公共技术中心的支持,并得到了国家自然科学基金项目、广西重点研发计划及中国科学院等项目的资助,在此一并致谢。

  图1.不同果药间作系统土壤phoD群落差异

  图2.土壤phoD群落、磷组分及基本理化特性的相关性

 

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