辛国荣教授团队对“黑麦草-水稻”草田轮作系统（IRR）的研究取得新进展

最近，我院辛国荣教授团队在“黑麦草-水稻”草田轮作系统研究方面取得新进展，相关成果发表在农林科学期刊Applied Soil Ecology（IF=4.8；中科院二区TOP期刊），分别题为“Application of Italian ryegrass residue changes the soil biochemical properties and bacterial communities in Southern China”（论文1）和“Italian ryegrass (Lolium multiflorum L.)-rice (Oryza sativa L.) rotation promotes the nitrogen cycle in the rice rhizosphere through dominant ammonia-oxidizing bacteria”（论文2）。研究结果揭示了南方农区新型“意大利黑麦草（Lolium multiflorum L.）-水稻（Oryza sativa L.）轮作（IRR）系统提升稻田土壤质量的微生物机制，为IRR系统在南方农区的应用提供了重要的理论依据。

论文1强调，施用绿肥是有效提高土壤肥力的农业措施之一，然而目前关于不同绿肥还田量对土壤肥力提升作用及影响机制的认识仍有不足。该研究基于IRR系统，评估了6种意大利黑麦草根茬施用量（IRR0：15,700 kg·ha^-1，IRR1：30,700 kg·ha^-1，IRR2：35,400 kg·ha^-1，IRR3：40,100 kg·ha^-1，IRR4：kg·ha^-1，IRR5：49,500 kg·ha^-1）对土壤养分含量、土壤酶活性和细菌群落的影响。结果表明，适量施用黑麦草残留物可增加土壤全氮、有机碳、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量，提升土壤多酚氧化酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶、纤维素酶活性和总酶活指数。此外，施用黑麦草根茬显著提高了不动杆菌属（Acinetobacter）、假单胞菌属（Pseudomonas）和砂单胞菌属（Arenimonas）等有益菌属的相对丰度。上述结果表明，黑麦草根茬还田是实现水田高效可持续利用的有效土地管理措施，施用30,700–35,400 kg·ha^-1黑麦草根茬在提高土壤肥力、土壤酶活性和改善土壤微生物群落方面效果最佳，适合在我国南方农区推广。

       论文2以“冬闲-水稻”轮作、“黑麦草-水稻”轮作、“芹菜-水稻”轮作为研究对象，探究不同轮作模式对后作水稻根际土壤氨氧化过程的影响。结果表明，黑麦草-水稻轮作比芹菜-水稻轮作和冬闲-水稻轮作更显著改善了根际土壤养分和酶活性。在黑麦草-水稻轮作下，Nitrosomonas(亚硝化单胞菌)成为水稻根际AOB(氨氧化细菌)的优势菌群，有利于提高土壤氨氧化效率。与氨氧化效率相关的土壤全氮、速效氮和硝态氮的提高促进了稻米品质的提高。上述研究结果表明，冬种黑麦草在农业轮作生态系统养分转化中，对水稻根际土壤氮循环起着重要的促进作用。IRR作为可持续农业生态系统的有效构建手段，在促进作物生产和改善土壤微生物群落结构功能方面具有广阔的应用前景。 

上述论文我院2020级博士生项瑶和2022级博士生曹孟岩同学为共同第一作者，辛国荣教授和何春桃副教授为共同通讯作者，中山大学农学院为论文第一单位；团队2020届博士何宏斌、2023届硕士宋玉和2022级硕士生靳程参与完成上述成果。前述工作得到了国家自然科学基金项目(No. 32171683)、国家公益性农业科研专项基金(No. 201503122)、广东省自然科学基金项目(No. 2020A1515010494)、扬帆创新创业研究团队项目(No. 2015YT02H032)，以及中山大学张宏达科研基金资助。

       论文1链接：https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2023.105239

       论文2链接：https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2023.105121 

（初稿：项瑶、曹孟岩    初审：何春桃     审核：辛国荣     终审：程月华）