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馬鈴薯是廣泛種植和消費(fèi)的糧食作物之一。然而，集約化的馬鈴薯種植造成土壤退化、水資源枯竭以及微生物污染風(fēng)險(xiǎn)增加等環(huán)境問題。特別是在半干旱地區(qū)，由于水資源短缺，脆弱的生態(tài)系統(tǒng)加劇了農(nóng)業(yè)活動(dòng)的環(huán)境足跡，上述環(huán)境問題被進(jìn)一步放大。同時(shí)，過度依賴化肥和農(nóng)藥導(dǎo)致土壤和水體污染，對(duì)人類健康和生物多樣性構(gòu)成威脅。因此，亟需探索可持續(xù)的農(nóng)業(yè)實(shí)踐以應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)。

中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所科研人員聚焦牧草種植在半干旱地區(qū)馬鈴薯連作系統(tǒng)中的作用，探究其對(duì)土壤細(xì)菌、古菌群落以及與危害相關(guān)的致病因子基因和抗生素抗性基因的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，薯草輪作改變了土壤理化性質(zhì)。與非馬鈴薯種植相比，連續(xù)馬鈴薯種植降低了土壤有機(jī)碳和全氮，表明土壤肥力下降。實(shí)驗(yàn)表明，在鑒定的10個(gè)門中，變形菌門與放線菌門在維持土壤健康中發(fā)揮關(guān)鍵作用。其中，變形菌門相對(duì)豐度最高，從34.6%升至38.4%；其次是放線菌門，介于20%至36%之間。同時(shí)，連續(xù)馬鈴薯種植比非馬鈴薯種植產(chǎn)生了更多特定抗生素抗性基因，表明連續(xù)馬鈴薯種植可在土壤微生物組中選擇特定的抗性特征，且與土壤微生物組成關(guān)系密切。

進(jìn)一步，研究發(fā)現(xiàn)，牧草作物在不同生長(zhǎng)階段對(duì)抗生素抗性基因的影響不同。燕麥的開花階段和成熟階段之間的差異表明，植物生長(zhǎng)和根系分泌物的組成影響微生物群落和抗生素抗性基因的升高。曼特爾檢驗(yàn)顯示，特定的土壤性質(zhì)影響微生物類群的豐度，并決定抗生素抗性相關(guān)的關(guān)鍵功能基因表達(dá)。

該研究強(qiáng)調(diào)了作物多樣化特別是引入牧草種植在保護(hù)土壤健康和維持微生物多樣性方面的裨益，為提出可持續(xù)農(nóng)業(yè)策略提供了新視角。研究將進(jìn)一步探索牧草種植對(duì)土壤微生物群落和抗生素抗性基因的長(zhǎng)期影響并開發(fā)更有效的管理策略，以優(yōu)化馬鈴薯生產(chǎn)并減少相關(guān)環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)。

近期，相關(guān)研究成果以Combatting environmental impacts and microbiological pollution risks in Potato cropping: benefits of forage cultivation in a semi-arid region為題，發(fā)表在《資源環(huán)境與可持續(xù)性》（Resources Environment and Sustainability）上。研究工作得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和云南省相關(guān)項(xiàng)目的支持。

論文鏈接

薯草輪作對(duì)土豆連作土壤中關(guān)鍵養(yǎng)分、微生物群落和抗性基因的影響