2025黑土地微生物组专栏，微生物学报，2025年8期

特邀主编：贾仲君  钱韦  曹晓风

黑土地被认为是地球上最肥沃的土壤，可能蕴藏着最高的微生物多样性，深度发掘其中关键养分元素转化微生物菌种资源具有重要意义。初始黑土发生发育通常经历3个阶段，包括岩漆、地衣和苔藓[12]，其共同特征是固氮。我们推测，原始黑土发生初期，母质中氮素匮乏，植物凋落物投入后，其碳氮比约为30，而微生物碳氮比仅为5左右，微生物必须通过固氮克服氮素胁迫才能分解植物凋落物。同时，寒温带大陆性季风气候下，夏季炎热多雨，植被生长茂盛并产生大量凋落物，进一步刺激固氮微生物繁殖，形成大量生物有机氮。然而由于冬季漫长干冷，微生物休眠、活性低，导致有机氮积累多、分解少，形成了高肥力黑土。挖掘黑土地固氮微生物资源，解析其植物促生功能及其分子机制，有望为合成微生物制剂研发，健康黑土定向培育、盐碱地改良及可持续利用提供理论依据。

黑土地微生物组是一把双刃剑，既有正效应、又有负效应[13]。正效应主要表现为分解复杂有机质、释放无机养分供给作物生长。我国黑土地每年产生粮食约1 750亿kg，其中绝大部分N、P、K养分均来自土壤微生物的转化，特别是外源有机物料的输入。然而，黑土地微生物群落是一种状态，而非是一种结果，这些微生物群落生态演化历经数千年甚至上万年的复杂过程，微生物组形成的环境条件不可复制，发生过程不可逆转，真实重演其发育演化不具有现实操作性[14]。因此，利用空间换时间策略，通过研究土壤剖面微生物群落构建机制，结合长期定位试验，包括施肥和耕作管理等不同模式，则可能准确解析土壤有机质转化的微生物调控机制。合成生物学技术(如CRISPR基因编辑、细胞表面展示)为氮磷高效养分元素转化的合成微生物生态调控策略提供了新机遇。