山东农业大学在一区top期刊发表论文,在滨海盐碱地小麦根际微环境改善和产量提升方面取得新进展

近日，山东农业大学农学院宁堂原教授团队在Soil & Tillage Research发表题为“Subsoiling combined with straw mulching and microbial inoculants improves rhizosphere microenvironment and wheat yield in saline-alkali soil”（深松结合秸秆覆盖与微生物菌剂改善盐碱土根际微环境并提高小麦产量）的研究论文。研究依托黄河三角洲滨海盐碱地定位试验，系统揭示了深松、秸秆覆盖与复合微生物菌剂协同改良盐碱土、重塑小麦根-土界面并实现大幅增产的级联机制，为滨海盐碱地小麦可持续生产提供了理论依据与集成技术策略。

盐碱地是我国重要的后备耕地资源，但滨海盐碱土普遍存在容重高、盐分表聚、pH高、养分有效性低等多重障碍，单一改良措施效果有限。针对这一问题，研究团队于2022年在黄河三角洲农业高新技术产业示范区建立试验，设置耕作方式（旋耕/深松+旋耕）、秸秆管理（粉碎还田/覆盖还田）和微生物菌剂（不施菌剂/施用复合菌剂）三因素，在2023—2025年系统监测了土壤理化性质、根际酶活性、微生物量、根系形态生理及小麦产量和氮磷吸收。

图1为集成处理STS2M1（深松+秸秆覆盖+菌剂）协同作用概念图

研究取得以下主要发现：

第一，深松、秸秆覆盖与复合菌剂分别发挥“物理破障、水盐调控、生物激活”的互补作用。深松显著降低20—40 cm土层容重，促进盐分淋洗和根系下扎；秸秆覆盖稳定0—40 cm根区水盐环境，降低盐分和pH；复合菌剂则显著提高根际脲酶和碱性磷酸酶活性，驱动养分活化与微生物量周转。

第二，集成处理STS2M1显著优化根际微环境，构建养分富集热点。根际微生物生物量氮、磷分别提升48.94%–65.09%和72.18%–100.92%，脲酶和碱性磷酸酶活性增强29.99%–89.70%和33.07%–78.70%，同时将微生物生物量氮/磷比从7.01–7.88降至4.92–6.81，有效缓解了微生物磷限制，实现了根际养分的高效活化与周转。

第三，协同改良诱导根系适应性重塑，最终实现产量与养分吸收大幅提升。深层（20—60 cm）根长密度提高49.77%—91.42%，根系活跃吸收面积比例提高8.63%—14.56%，根冠比降低6.52%–6.67%，构建了“表层高效吸收、深层避盐吸水”的理想根系构型。与对照RTS1M0相比，STS2M1两年分别增产84.89%和54.88%；氮吸收量提高54.77%—56.35%，磷吸收量提高60.29%—68.11%。

偏最小二乘路径模型（PLS-PM）进一步证实，上述措施通过优化土壤物理化学性质、根际酶活性与微生物量周转，重塑根系形态与功能，进而协同提高地上部氮、磷吸收和籽粒产量。

图2 基于偏最小二乘路径模型（PLS-PM）的产量、氮吸收和磷吸收机制

研究创新与意义：

（1）在轻中度滨海盐碱农田中，通过三因子互作设计量化了深松、秸秆覆盖与菌剂协同增效的贡献，证明集成措施并非简单效应叠加，而是形成“1+1+1>3”的协同增益；

（2）将根际酶活、微生物生物量周转与根系功能性状纳入统一分析框架，从根-土-微生物互作界面揭示了盐碱地产能提升的生态学机理；

（3）提出了“物理破障—水盐调控—生物激活”三位一体的集成改良策略，为滨海盐碱区可持续小麦生产提供了低成本、易推广的技术方案，对保障国家粮食安全和盘活盐碱地后备耕地资源具有重要的理论与实践价值。

农学院博士研究生张振博为第一作者，宁堂原教授为通讯作者，山东农业大学为第一通讯单位。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、山东省“811”项目一流学科建设工程及国家盐碱地综合利用技术创新中心“揭榜挂帅”项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.still.2026.107434

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