近日，华南农业大学农学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室唐湘如教授团队在国际知名期刊Agriculture, Ecosystems and Environment（中科院一区Top，影响因子 6.0）、 Science of the Total Environment（中科院一区Top，影响因子8.2）和Journal of Integrative Agriculture（中科院一区Top，影响因子4.6）上发表了等系列研究成果。在环境科学领域国际著名期刊Agriculture, Ecosystems and Environment发表了题为“Bacterial functions are main driving factors on paddy soil organic carbon in both surface soil and subsoil”的研究论文，揭示了土壤细菌和真菌功能对土壤有机碳变化的影响。文章第一作者为2022级硕士研究生黄湘雯，通讯作者为唐湘如教授、潘圣刚副教授和祁剑英副教授。该研究得到国家自然科学基金（32201921）、广东省基础与应用基础研究（2023A1515010738）和广州市基础与应用基础研究（2023A04J0111）的资助。 稻田土壤在全球碳循环中扮演着重要角色，其碳固持能力对缓解气候变化和提升农业可持续性具有重要意义。土壤微生物作为SOC分解与转化的主要驱动者，对土壤有机质的循环、养分转化及土壤健康起到关键作用。然而，不同土壤深度的微生物功能在SOC动态中的具体贡献仍未完全明晰。该研究基于中国南方双季稻田，通过对不同耕作管理模式（常规耕作、减少耕作和免耕）下各土壤深度的SOC及微生物功能进行监测，利用宏基因组测序技术，揭示了微生物功能与SOC变化之间的关系。研究发现，细菌的合成和降解功能在表层土壤中对SOC积累有负面影响，而在深层土壤中则有正面影响；真菌的降解功能则在表层土壤中对SOC积累有显著正面作用。宏基因组数据进一步表明，关键功能基因如纤维素降解和还原三羧酸循环在不同土层对SOC变化起重要作用。这些发现不仅深化了对稻田土壤碳固持机制的理解，为未来的土壤碳循环模型提供了新视角，还为优化农业耕作管理以提升土壤碳固持能力提供了科学依据，对全球气候变化的缓解及农业可持续发展具有重要的现实意义。 在环境科学领域国际著名期刊Science of the Total Environment发表了题为“Effects of 3-year organic farming management on soil antibiotic resistant genes and virulence factors in a double rice cropping system”的研究论文，揭示了有机栽培模式对土壤抗生素抗性基因和毒力因子的影响。文章第一作者为阮少艺博士，通讯作者为唐湘如教授和祁剑英副教授。 随着全球对可持续农业的关注增加，有机栽培作为一种可持续的农业实践，逐渐受到重视。有机栽培强调减少或消除化学农药和合成肥料的使用，转而使用有机物料，如动物粪便和植物残留物，以改善土壤质量和增强作物生长，这种栽培方式可能对土壤中的抗生素抗性基因（ARGs）产生不同寻常的影响。研究显示，虽然有机栽培可能通过减少化学抗生素的使用降低了一些ARGs的水平，但使用动物粪便作为肥料可能会引入新的ARGs，因为动物消化道和粪便是这些基因的重要储库。ARGs在环境中的存在和传播是全球公共卫生的重大问题，因为它们能够通过水平基因转移增强细菌对现有抗生素的抵抗力。当这些抗性基因在人类、动物和环境之间传播时，就会增加医疗治疗的复杂性和成本，使常规的抗生素治疗可能不再有效。有机栽培环境中ARGs的动态也值得关注，因为土壤作为微生物活动的场所，可能会通过增强微生物之间的交互作用，促进ARGs的扩散。为了全面理解和管理与有机栽培相关的ARGs传播风险，需要进一步的研究来探索有机栽培模式如何影响土壤微生物群落及其抗性基因的动态。此外，掌握有机栽培系统中ARGs的行为将有助于设计更安全的农田管理方式，以减少ARGs对环境和公共卫生的潜在威胁。 基于上述内容，该研究主要探讨了华南地区双季稻田采用有机农业与常规农业管理方式下，土壤中抗生素抗性基因（ARGs）和毒力因子（VFs）的动态变化。结果表明，在有机农业中，与传统农业相比，多药耐药（Multidrug）相关的ARGs有所增加，而与利福霉素和磷霉素相关的ARGs有所减少（多药耐药基因允许微生物同时抵抗多种抗生素，这些基因在环境中的存在和扩散可能导致环境污染和生态平衡的破坏；利福霉素是一种重要的抗结核药物，磷霉素则广泛用于治疗细菌感染。土壤中这些基因的存在可能反映了这些重要抗生素的环境残留和抗性问题）。在VFs方面，有机种植实践导致攻击性毒力因子的增加，而非特异性VFs和与毒力相关基因的调控则有所减少。这些发现对于制定未来的农业政策，推广可持续的农业实践，提高土壤健康和生物多样性，从而提高作物产量和环境可持续性具有一定意义。完成的题为“Assessing the yield difference of double-cropping rice in South China driven by radiation use efficiency” 的研究在Journal of Integrative Agriculture，2024年11期正式发表。华南农业大学丝苗香米科技创新中心唐湘如教授和段美洋实验师为该文章的通讯作者，陆键博士为该文章第一作者。 该研究解析了华南早、晚季稻不同生育阶段辐射利用率和截获辐射量对产量形成和生物量积累的影响。揭示了早稻的产量优势主要源于较高的辐射利用率，促进了每穗粒数和生物量的形成，从而提高产量。晚稻的产量则更多的依赖花前的截获光合有效辐射量。该研究为华南双季稻单产攻关相关栽培技术提供理论依据。 团队评估了截获光合有效辐射量和辐射利用率对华南双季稻4个代表性品种（象牙香占、美香占2号、南晶香占和软华优金丝）在早、晚季的产量形成和生物量积累的影响。早稻的产量较晚稻高了8.2%，早稻更高的产量主要源于较高的辐射利用率，提高了每穗粒数和干物质积累量，平均每穗粒数和干物质积累量较晚季高了7.6%和5.0%。晚稻的产量形成更多的依赖分蘖中期和幼穗分化期的截获光合有效辐射，而花后光合有效辐射量和辐射利用率较低，籽粒灌浆结实受限，难以发挥出高产品种的光合生产潜力。 在环境科学领域国际著名期刊Agriculture, Ecosystems and Environment发表了题为“A rapid increase of soil organic carbon in paddy fields after applying organic fertilizer with reduced inorganic fertilizer and water-saving irrigation is linked with alterations in the structure and function of soil bacteria”的研究论文，揭示了土壤细菌和真菌功能对土壤有机碳变化的影响。文章第一作者为彭立功博士，通讯作者为唐湘如教授。 该研究探讨了在南方种植香稻的水田中，减少无机肥用量、施用有机肥和采用节水灌溉（IOW）对土壤有机碳（SOC）含量、二氧化碳（CO₂）排放、细菌群落结构和代谢功能的影响。研究结果表明，与传统种植方法（CC）相比，IOW处理显著提高了香稻水田的SOC含量，最高可增加16.5%-23.9%。这主要得益于有机肥的额外碳输入以及根系和秸秆的碳输入增加，提升了SOC的固定效率。IOW处理显著降低了水田中的CO₂和CH₄排放量，减少了11.6%-18.5%的CO₂总排放，说明该方法在减少温室气体排放方面具有优势。IOW处理通过增加细菌多样性、改变细菌组成，促进了与SOC固定相关的代谢途径的活跃度，同时降低了碳代谢和分解途径。这有助于提高土壤的碳固定能力，进一步增加了SOC含量。IOW处理不仅提高了香稻的产量，还增加了2-乙酰-1-吡咯啉（2-AP）的含量，使得香稻的品质提升，符合市场需求。IOW方法可以在不降低香稻产量的前提下，提高SOC含量并减少温室气体排放，为南方水田的低碳种植提供了科学依据和实践策略。 相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.agee.2024.109123 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173722 https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.10.006 https://doi.org/10.1016/j.agee.2024.109353
