Высокие дозы азотных удобрений увеличивают сложность микробных сетей в рисовой почве

В рисовых полях циклы затопления и осушения создают переменные восстановительные и окислительные условия, которые служат подходящей средой для разнообразных микроорганизмов. Азотные (N) удобрения влияют на структуру и функцию почвенных микробных сообществ, играющих ключевую роль в регуляции биогеохимических циклов и поддержании стабильности экосистемы.

Хотя влияние N-удобрений на состав и разнообразие почвенных микробов широко изучалось, часто упускается из виду, что экосистемные процессы осуществляются через сложные взаимосвязи между членами микробиома.

Исследование, опубликованное в Soil Ecology Letters, показывает, что по сравнению с группой с низким внесением азота (N0 и N135), группа с высоким внесением (N225 и N360) формировала более сложные микробные сети. Более того, во всех сетях преобладали положительные связи, что подчеркивает важность микробного синергизма в обогащенных азотом рисовых почвах. Интересно, что доля отрицательных связей увеличивалась в сети при высоком уровне азота.

В этом исследовании было обнаружено, что бактериальные сообщества в почве при высоких дозах N-удобрений формировали более крупные и сложные сети, что повышало стабильность микробного сообщества. Кроме того, результаты PLS-PM показали, что обработки с высоким уровнем азота оказывали более благоприятное влияние на сложность микробной сети, чем обработки с низким уровнем, что дополнительно подтвердило: высокие дозы N-удобрений повышают сложность микробной сети в рисовой почве.

Сложная сеть взаимодействий в сообществе благоприятствует круговороту и накоплению питательных веществ в экосистемах рисовых полей. Продуктивность растений, разложение органического вещества и контроль патогенов усиливаются в агроэкосистемах со стабильными микробными сетями.

Кроме того, как при низком, так и при высоком внесении азота, в микробных сетях было больше положительных связей, чем отрицательных. Это демонстрирует значимость микробного синергизма в рисовых экосистемах, поскольку подавляющее большинство микробных видов взаимно сотрудничают для адаптации к изменениям окружающей среды.

Однако также было отмечено, что доля отрицательных связей увеличивалась в сети при высоком уровне азота, что указывает на возможное обогащение сообщества конкурирующими микроорганизмами при избыточном внесении N. Возможное объяснение этому заключается в том, что большее количество удобрений стимулирует рост микробов, что увеличивает конкуренцию за питательные вещества.

Исследование подчеркивает, что большинство микробных видов противостоит неблагоприятным условиям через кооперацию, и выступает за оптимизацию управления азотными удобрениями для усиления микробных взаимодействий в интересах устойчивого сельского хозяйства.