微生物肥料によるトウモロコシ収量、わら分解、および土壌微生物群集構造の改善

科学分野:

• 農業科学;土壌微生物学;持続可能な農業

背景:

• 微生物肥料は、土壌の生物学的機能と栄養素の利用可能性を高めることにより、持続可能な作物生産へのアプローチを提供します。多様な農業生態学的ゾーンにわたる微生物肥料の性能に関する研究は限られています。これらの地域差を理解することは、その適用を最適化するために重要です。

研究 の 目的:

• 中国の2つの異なる圃場サイトで3年間、トウモロコシの収量、土壌特性、わらの分解、および微生物群集構造に対する複合微生物肥料（Bacillus subtilisおよびTrichoderma harzianum）の影響を評価すること。微生物肥料の適用、土壌微生物群集の変化、わらの分解、およびトウモロコシの収量との関係を調査すること。微生物肥料のサイト固有の性能に影響を与える要因を特定すること。

主な方法:

• 2つのサイト（中国のQingfeng CountryおよびXun Country）で3年間の圃場実験を実施し、複合微生物肥料（MF）と従来の化学肥料（CF）を比較しました。トウモロコシの収量、土壌特性（利用可能なリンを含む）、わらの分解率（SDR）、および微生物群集組成（細菌と真菌の高スループットシーケンシングを使用）を分析しました。微生物群集の変化、わらの分解、土壌栄養素、および収量を結びつける経路を解明するために、統計モデリング（偏最小二乗法パスモデリング）を採用しました。

主要な成果:

• 微生物肥料は、化学肥料と比較して、トウモロコシの収量を11.4%（QF）および6.9%（Xun）有意に増加させました。MFの適用は、わらの分解率を8.4-8.6%向上させ、利用可能なリン（15.4-19.7%）の増加傾向を示しました。高スループットシーケンシングにより、サイト固有の細菌および真菌群集が明らかになり、MFの適用は、土着微生物群集の主要な構成要素であるAcidobacteriotaおよびSordariomycetesの相対存在量を選択的に増加させました。

結論:

• 微生物肥料は、トウモロコシの収量とわらの分解を有意に向上させることができますが、その性能は、土着の土壌微生物群集と地域の環境条件に強く影響されます。この研究は、微生物肥料が、微生物群集構造とわらの分解を土壌栄養状態の改善、そして最終的には作物収量に結びつける、複雑で微生物群集を介した経路を通じて作用することを示唆しています。微生物肥料の効果を最適化するには、既存の土壌微生物群集との適合性と特定の農業生態学的文脈を考慮する必要があります。