在全球環境變化和資源枯竭的背景下,果園-藥用植物間作系統作為一種可持續的農林發展模式,通過優化果樹與藥用植物的時空配置,有效緩解了果林投資周期長和土地資源利用效率低的問題。這一模式對喀斯特等生態脆弱區域的綠色發展尤為重要,因為這些地區普遍存在土壤磷匱乏現象。雖然果藥間作系統已被證實能提高土壤碳氮利用效率和農民收入,但不同藥用植物間作對土壤磷生物有效性的微生物調控機制尚不清楚。
中國科學院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)農林復合生態系統研究組劉成剛研究員與廣西植物研究所等單位合作,以廣西漓江流域喀斯特果藥間作系統為研究對象,探討了土壤磷生物有效性的變化規律及其微生物調控機制。研究發現:1)與單作果園(Prunus salicina)相比,果藥間作系統總體上降低了土壤生物有效磷組分含量(除CaCl2-P外),但增加了微生物生物量磷含量,潛在地提高了有機磷的臨時儲存。這些變化促進藥用植物從根際土壤中吸收無機磷,表現在磷素活化、供應能力和獲取策略的積極響應。2)果藥間作系統顯著改變了phoD細菌群落的組成和結構,但對其多樣性無影響。同時,稀有phoD類群(如假單胞菌Pseudomonas)對土壤氮磷比、pH和水分的變化更為敏感,成為調控磷生物有效性的關鍵;而豐富類群(如慢生根瘤菌Bradyrhizobium)作用較弱。3)果藥間作系統通過藥用植物特異性影響稀有phoD細菌,將土壤磷利用策略從“無機磷獲取”轉向“有機磷暫存”,提高了磷素利用效率;其中,李樹 金絲桃(Hypericum monogynum)和李樹 黃花倒水蓮(Polygala fallax)間作系統表現較優。這些發現強調了藥用植物選擇對優化喀斯特土壤磷循環的重要性,并表明在果藥間作系統中定向施磷可以提高喀斯特土地生產力。建議后續研究應結合不同藥用植物根系功能特征和優化磷肥施用策略來探究根際磷循環的動態機制,以實現果藥間作系統的可持續管理。
相關研究結果以“Rare rather than abundant phoD-harboring bacteria shape soil phosphorus bioavailability in karst orchard–medicinal plant intercropping systems”為題發表于Agriculture,Ecosystems and Environment上。該研究在測試中得到了版納植物園公共技術中心的支持,并得到了國家自然科學基金項目、廣西重點研發計劃及中國科學院等項目的資助,在此一并致謝。
圖1.不同果藥間作系統土壤phoD群落差異
圖2.土壤phoD群落、磷組分及基本理化特性的相關性
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