研究背景：寻找农业可持续发展的微生物“钥匙”

土壤微生物作为农业生态系统中的“隐形工程师”，默默耕耘于地下，驱动着养分循环、调控土壤健康，对作物生产力有着深远影响。长期以来，集约化农业中化肥的滥用不仅导致土壤退化，还扰乱了微生物群落的平衡。绿肥作为可持续农业的重要措施，其与耕作方式的结合如何调控土壤微生物（尤其是细菌）的组成与功能，成为改善土壤质量的关键科学问题。近期，一项发表于《Agriculture, Ecosystems and Environment》的研究，通过长期田间试验，深入剖析了免耕绿肥全量还田（NTG）对土壤微生物群落及土壤质量、作物产量的影响，为我们揭示了其中的奥秘。

绿肥管理与耕作方式：微生物群落的“塑造者”

为探究绿肥管理对微生物的影响，研究设置了五种处理：免耕全量绿肥还田（NTG）、翻耕全量绿肥还田（TG）、翻耕仅根系还田（T）、免耕移除地上部绿肥（NT）及无绿肥的传统翻耕（CT）。结果显示，全量绿肥还田（NTG 和 TG）显著改变了土壤微生物的生存环境 —— 通过提高土壤有机质（SOM）、全氮（TN）等养分，降低 pH 值，为特定微生物提供了更适宜的 “营养源” 和 “栖息地”，而免耕进一步强化了这种环境优化效应。

优势菌群崛起：NTG 处理下的微生物群落特征

在细菌群落组成中，放线菌门（Actinobacteria）和节杆菌属（Arthrobacter）在NTG处理中表现最为突出。与CT相比，NTG中放线菌相对丰度提高10.2%，其分泌的水解酶可高效分解有机物质；节杆菌作为放线菌门下的优势属，与土壤脲酶、过氧化氢酶活性及微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）呈强相关性，直接参与养分转化。真菌群落中，子囊菌门丰度下降而担子菌门、被孢霉门增加，但整体与土壤环境因子的关联性较弱，表明细菌是对绿肥管理更敏感的微生物类群。

多样性的“悖论”：适度降低反而助力土壤健康

NTG处理显著降低了细菌α多样性（Shannon和Simpson指数），这与传统认知中“高多样性即健康”的观念形成反差。进一步分析发现，细菌多样性与SOM、TN、硝态氮（NO₃⁻-N）等呈负相关——适度降低多样性减少了微生物间的资源竞争，使放线菌等优势菌群能更高效地分解和储存养分。土壤 pH 和矿质氮（NH₄⁺-N、NO₃⁻-N）是驱动多样性下降的关键因素，NTG通过调节这些环境因子，间接塑造了更“高效”的细菌群落结构。

微生物驱动的连锁反应：从群落结构到土壤肥力与产量

结构方程模型揭示，NTG通过提升土壤总养分（SOM、TN），直接促进了优势细菌群落的构建，而细菌群落组成对土壤质量指数（SQI）的正向贡献远超多样性的负向影响。具体而言，放线菌和节杆菌的富集增强了土壤酶活性（如脲酶、过氧化氢酶）和养分转化效率，最终使NTG处理的玉米产量较CT提高33.2%，土壤质量指数（SQI）较TG提升11.2%。

微生物视角下的最优解：NTG模式的突出价值

免耕全量绿肥还田（NTG）通过“双向调控”微生物群落实现了土壤-作物系统的优化：一方面增加放线菌、节杆菌等功能优势菌的丰度，强化养分循环；另一方面通过调节 pH 和矿质氮含量适度降低细菌多样性，减少内耗。这种“优势菌主导+适度简化”的微生物策略，为农业可持续发展提供了微生物层面的科学依据，也为绿肥技术的推广指明了方向。

文献来源：

Lyu H, Yu A, Chai Q, et al. Enhancing soil quality and crop yield by increasing dominant bacterial abundance and reducing bacterial diversity under no-tillage with total green manure incorporation[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2025, 378: 109303.