微生物在土壤有机质转化过程中起着重要作用，是调控土壤健康的重要因素。生物肥施用是改善土壤微生物环境、提高作物产量的有效措施之一，研究生物肥施用对土壤微生物群落的影响对理解农业的可持续性具有重要意义。然而，生物肥施用通过改变微生物群落调控土壤肥力和作物产量的过程不明，其关键微生物调控机制也尚不清晰。为此，东北地理所刘俊杰研究员团队以典型黑土农田为研究对象，探究了不同生物肥施用，包括化肥（CK）、有机肥（OF）、芽孢杆菌肥（BF）和木霉菌肥（MF），对土壤理化性质和微生物群落的影响，识别了与土壤健康及作物产能相关的核心微生物类群，并从微生物角度分析了土壤肥力提升与作物增产的潜在联系。

研究发现，与CK处理相比，BF和MF处理玉米产量分别提高16.07%和12.98%，大豆产量分别提高17.48%和15.32%。BF有增加土壤有效磷的趋势，而MF对土壤有效磷和NH₄⁺-N含量的提高更为明显，这些不同的影响主要与微生物群落的变化有关。与施加普通有机肥相比，不同减肥增效措施显著增加了玉米和大豆土壤细菌的多样性，其中MF处理的多样性增幅最大。此外，共生网络分析表明，与常规施肥相比，生物肥料提高了微生物网络的稳定性和复杂性，从而促进土壤养分的有效利用，间接提高作物产量。结构方程模型（SEM）证实了作物产量与特定益生菌微生物丰度之间存在强烈的正相关关系（图1）。这些发现阐明了黑土区生物肥料施用对土壤肥力和根际微生物群落的影响机制，为合理利用土壤生物资源提升土壤健康、促进可持续农业实践提供了理论指导。

图1 不同施肥处理下土壤性质、益生菌、病原菌对玉米（a, b）和大豆（c, d）产量直接和间接影响的结构方程模型（SEM）

相关研究成果发表在《Agronomy》，东北地理所博士研究生张旭为第一作者，刘俊杰研究员为通讯作者，本研究受到国家自然科学基金项目(U23A6001)的资助。

论文信息：Xu Zhang, Lei Zhang, Junjie Liu*, Zongzuan Shen, Zhuxiu Liu, Haidong Gu, Xiaojing Hu, Zhenhua Yu, Yansheng Li, Jian Jin, Guanghua Wang. Biofertilizers enhance soil fertility and crop yields through microbial community modulation. Agronomy. 2025, 15(7): 1572.

论文链接：https://doi.org/10.3390/agronomy15071572