发布日期：2026-03-05
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近日，青海大学、中国科学院西北高原生物研究所、兰州大学等单位的科研团队通过全球荟萃分析系统解析了氮、磷施肥对豆科植物-AMF-根瘤菌共生体系的调控机制，明确了施肥阈值与不同豆科植物的共生响应差异，为优化养分管理、挖掘微生物共生潜力提供了重要依据。
研究团队检索了1980-2023年的中英文文献，最终纳入162项符合标准的研究，涉及49种豆科植物，围绕菌根定殖、结瘤情况、植物生产力、土壤碳氮库等指标展开分析。
图 1 观测地点的全球地理分布
研究表明，双菌共接种效果显著，多年生树种独享协同红利 AMF、根瘤菌单接种或共接种，均能显著提升豆科植物的氮磷吸收、生物量和产量，其中二者共接种的促进效果整体呈加和效应，且对根瘤固氮酶活性、土壤全氮和有机质含量的提升尤为明显，同时不会改变土壤pH值。关键差异体现在植物类型上：一年生豆科作物和牧草的共接种效果为加和效应（产量/生物量提升约为单接种效果之和），而多年生豆科树种则实现了协同效应——共接种后的生物量产量超过两种微生物单接种的效果之和，成为唯一能从双菌共生中解锁额外生长红利的类群。
图 2 在不同土壤氮磷水平和植物类型下，不同接种对植物产量（a、c、e）和植物生物量（b、d、f）的平均效应大小（Hedges’d）
氮磷施肥有阈值，超量会破坏微生物共生氮、磷施肥并非越多越好，当施用量超过特定阈值时，会通过不同途径抑制AMF-根瘤菌共生体系，削弱其对豆科植物的促进作用：氮肥阈值：当施氮量超过约90 kg N ha-1时，会显著抑制根瘤菌的结瘤能力，根瘤菌对植物生长的促进作用从正转负；磷肥阈值：当施磷量超过约58 mg P kg-1时，会降低 AMF 的根系定殖率，AMF带来的产量增益大幅下降。即使未超过阈值，氮、磷施肥也会不同程度抑制共生体系的效果：氮肥主要削弱根瘤菌的作用，磷肥主要抑制 AMF 的功能，且二者均会降低共接种对植物氮磷浓度、生物量的提升效果，但相较于未接种对照，微生物接种仍能产生正向效益。
图 3 (a) 根瘤菌（Rh）与丛枝菌根真菌（AMF）接种对三种豆科植物（作物、牧草、树木）产量及土壤有机质积累（SOM）的加性效应与协同效应（以d值表示）：(b) 其潜在作用机制示意图
共生体系重塑根际微生态，优化土壤碳氮循环AMF和根瘤菌的共接种，能显著提升豆科植物的AMF定殖率、根瘤数量和重量，二者在根际形成互补的微生态效应：根瘤菌为AMF生长提供氮素，AMF则为根瘤菌结瘤提供磷素，形成“氮磷互促”的共生循环。同时，双菌共接种能显著提升土壤全氮和有机质含量，且这一效果在多年生豆科树种中最为突出——其较长的生长周期、更高的碳分配能力，能为微生物共生提供持续的能量支持，进而推动土壤碳氮库的积累，实现植物生长与土壤肥力提升的双赢。此次研究为豆科植物-微生物共生体系的调控提供了全球级的科学证据，也为我国农业向“减肥增效、绿色可持续”转型提供了新的思路——解锁土壤微生物的天然潜力，或许是实现农业产量与生态效益双赢的关键路径。
该研究于2026年2月13日在线发表在《Agriculture, Ecosystems and Environment》（中科院1区TOP）期刊。青海大学国家重点实验室副研究员段海霞博士为论文第一作者。该研究得到青海省自然科学青年基金项目（2025-ZJ-903Q）和国家自然科学基金（32360328）的资助。
参考文献：Duan, HX, Luo, CL*, Ur Rehman, MM, Chen, SR, Xiong, YC*. Global meta-analysis reveals nutrient-dependent symbiosis: Perennial legumes gain microbial advantages under nitrogen/phosphorus enrichment. Agriculture, Ecosystems and Environment. 2026, 402, 110305. https://doi.org/10.1016/j.agee.2026.110305
