长期定位试验在监测土壤质量演变和作物养分循环特征中发挥着关键作用，是土壤肥力质量和环境质量基础性、长期性监测的重要手段。资环所汪吉东研究员团队依托院基础性长期性项目(ZX(2021)5001)、国家甘薯产业体系岗位科学家项目（CARS-10-Sweetpotato）、江苏省青年基金和重点项目（BK20190259；BE2021378）、江苏省自主创新资金项目（CX(21)1009）等，在院六合基地通过13年的连续监测，在长期不同施肥措施下的土壤酸化效应和碳氮磷的生物地球化学循环方面取得系列进展。

图1 六合基地长期定位试验基本概况（试验开始于2011年）

一、揭示了长期不同施肥措施下甘薯-小麦轮作土壤酸化特征及关键影响过程

1.长期不同施肥措施对土壤—作物系统养分循环的影响

通过研究不同施肥措施对土壤酸化及其影响因素的影响，揭示了长期施用高量氮肥加速了土壤酸化进程，而施用有机肥通过增加土壤阳离子交换量、提高土壤缓冲能力和减缓镁离子下降速率来缓解土壤酸化的机制，为长期施用氮肥导致土壤酸化加速、作物产出降低和品质变劣提供了减缓和修复依据和支撑。论文第一作者为研究生章欢和王磊博士，通讯作者为汪吉东研究员。（Zhang and Wang et al., 2024, Plants；中科院2区，影响因子4.0）。

图2 长期施用有机肥缓解土壤酸化的示意图

2.长期施氮对土壤固氮菌群落多样性和稳定性的影响

通过研究不同施氮水平土壤中固氮菌群落及其共现网络的变化特征，揭示了施用高量氮肥通过诱导土壤酸化进而降低土壤固氮菌群落多样性和网络稳定性的机制。论文第一作者为王磊博士，通讯作者为汪吉东研究员和张永春研究员。（Wang et al., 2022, Applied Soil Ecology；中科院2区top，影响因子4.8）。

图3 长期施用高量氮肥改变土壤固氮微生物群落结构并降低固氮微生物多样性

图4 长期施用高量氮肥降低土壤固氮微生物网络稳定性

图5 结构方程模型揭示了不同施氮水平通过改变土壤理化性质对固氮菌群落丰度、结构和多样性的影响(A)；基于结构方程模型(B)确定土壤理化性质(pH、全氮和有效磷)对固氮菌丰度、多样性和结构的总体效应。

二、揭示了长期不同施肥措施对土壤无机磷活化和有机磷矿化的影响

1.长期施用氮肥下土壤无机磷和有机磷的响应特征

通过高通量测序、无机磷分级和多元统计方法的综合运用，揭示了长期施用氮肥通过诱导土壤酸化进而增加土壤无机磷的活化并改变无机磷溶解细菌群落的机制。论文第一作者为王磊博士，通讯作者为汪吉东研究员。（Wang et al., 2024, European Journal of Soil Science；中科院2区，IF=4.2）。

图6 长期施用氮肥改变土壤无机磷细菌群落并增加无机磷活化的概念模型

同时通过高通量测序、酶学和多元统计方法的综合运用，揭示了长期施用化学氮肥通过诱导土壤酸化进而降低土壤微生物介导的有机磷矿化能力的机制。论文第一作者为王磊博士，通讯作者为汪吉东研究员和张永春研究员。（Wang et al., 2023, Science of The Total Environment；中科院1区top，影响因子8.2）。

图7 长期施用氮肥降低土壤微生物介导有机磷矿化能力的概念模型

2.长期施用有机肥对土壤碳磷循环功能及磷素有效性的作用

通过高通量测序和酶学等方法，揭示了长期施用有机肥通过增加土壤有机碳进而调控土壤细菌、真菌群落和磷活化微生物组成并增加土壤碳和磷循环功能的机制。论文第一作者为王磊博士，通讯作者为汪吉东研究员和张永春研究员。（Wang et al., 2024, Applied Soil Ecology；中科院2区top，影响因子4.8；Wang et al., 2023, Microbial Ecology；中科院2区，影响因子3.3）。

图8 结构方程模型揭示了土壤有机碳对土壤微生物群落结构及土壤碳和养分循环功能的影响

图9 施用有机肥强化土壤微生物介导的磷活化及提高磷素有效性的概念模型

以上研究均以国家农业环境六合观测站/江苏省农业科学院为论文第一署名单位。上述研究进展加深了对土壤酸化以及微生物介导的氮、磷生物地球化学循环的理解，为解决土壤酸化问题和优化土壤碳氮磷养分管理提供了科学依据。建议采用综合土壤管理策略，包括合理施肥、增施有机类肥料及新型缓释肥料和调理剂，以提升土壤健康和作物生产力。未来，研究团队将继续探索高效的土壤管理与改良策略，推动农业绿色发展，促进资源高效利用与环境可持续保护。

文章链接：

1. https://www.mdpi.com/2223-7747/13/13/1740

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0929139321003899

3. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969723045412

4. https://bsssjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ejss.13563

5. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S092913932300402X

6. https://link.springer.com/article/10.1007/s00248-023-02279-7