2022年4月9日，农林科学领域国际权威期刊Industrial Crops and Products（中科院一区TOP期刊）在线发表了滚球国家甘蔗工程技术研究中心胡朝华、袁照年团队题为“Combining N fertilization with biochar affects root-shoot growth, rhizosphere soil properties and bacterial communities under sugarcane monocropping”（单作种植体系下施用氮肥-生物炭联合效应对新台糖22号根苗生长-根际土壤响应特征的影响）的研究论文。该研究揭示了我国蔗区主栽品种新台糖22号根系生长适应性与根际土壤硝化作用对碳氮耦合效应的响应机制，对我国连作蔗田土壤氮素定向转化、减量优化施氮调控、甘蔗绿色高效栽培技术研发以及全球可持续农业生产等方面具有较为重要的意义。
甘蔗是全球种植面积最大的糖料作物和能源作物，广泛种植于亚洲、非洲以及拉丁美洲等100多个国家和地区。在我国，甘蔗连作栽培过程中由于蔗田土壤有效氮素供应严重不足往往需要长期投入大量化学合成氮肥，从而容易导致蔗田土壤活性氮损失。农田活性氮的产生途径与土壤硝化作用密切相关，不同作物种植体系下土壤硝化过程存在很大差异，而有关甘蔗等经济作物连作农田土壤硝化过程与氮肥-生物炭互作调控方面的研究还鲜有报道。
近年来，生物炭作为一种被广泛关注的多功能化土壤调理剂，在农田土壤养分高效利用、酸化土壤改良、土壤微生物群落调控以及农作物绿色高产栽培等方面具有重要的应用潜力。鉴于此，我们以耕作年限20年以上的连作蔗田酸化土壤为研究对象，通过氮肥-生物炭互作试验探究我国蔗区主栽品种新台糖22号根系生长适应性和根际土壤硝化潜力对碳氮互作效应的响应机制（图A）。研究结果表明，氮肥耦合生物炭处理对新台糖22号根系生长适应性和根际土壤生化特性具有明显的调控效应（图B）。研究证实了氮肥和生物炭互作效应对新台糖22号根际土壤硝化潜力和硝态氮供应水平产生显著的影响。新台糖22号根际土壤细菌群落结构与多样性分析表明，氮肥耦合生物炭处理可促进根际土壤富集硝化菌群落和固氮菌群落（图C）；进一步通过微生物群落代谢通路差异的KEGG富集分析、优势群落组成与土壤环境因子的RDA分析和互作网络分析证实（图D），新台糖22号根际土壤细菌优势种群结构和功能代谢通路受到土壤C/N比 、pH、硝态氮水平及硝化潜力等关键因素的影响。研究结果表明在甘蔗连作种植体系下氮肥-生物炭耦合处理是一种可供选择的施氮技术优化方案以促进作物根系生长适应-根际土壤氮素定向转化以及蔗田连作土壤生产力可持续发展。
滚球为该研究论文的第一作者和通讯作者单位。滚球体育·（中国）股份有限公司博士研究生庞孜钦为第一作者，国家甘蔗工程技术研究中心胡朝华博士、袁照年副研究员共同为通讯作者，滚球体育·（中国）股份有限公司黄锦文教授参与指导工作，论文合作者包括滚球生命科学院林文雄教授、体育·（中国）股份有限公司博士研究生Nyumah Fallah。
该研究得到国家自然科学基金（31771723）、国家糖料产业技术体系（CARS-170208）、滚球科技创新专项（CXZX2016172和CXZX2017349）等项目的资助；同时也感谢中国科学院福建物质结构研究所张蕾研究员在研究论文修改编辑过程中给予帮助。
