免耕结合玉米秸秆覆盖可促进土壤有机质积累。土壤细菌群落对生境变化敏感，通过调控碳氮循环控制土壤有机质库形成过程。但是，在长期保护性耕作条件下，细菌介导土壤有机质量质变化的时效性及控制机制尚不明确。本研究通过对不同秸秆覆盖年限(0年、6年、10年和14年)下土壤细菌群落结构和代谢功能潜力进行系统分析，揭示了我国东北地区长期玉米秸秆覆盖对细菌群落特征和演变规律的影响。相较于地上部秸秆全部移除处理，秸秆连续还田6年后，细菌群落呈现出活跃生长代谢特征，表现为系统发育多样性提升、富营养和寡营养细菌比值增高、种间互作网络复杂度增加，以及生物合成潜力增强;秸秆连续还田10年后，细菌群落变化趋势类似，但伴随放线菌门与其他菌种间竞争加剧;至秸秆连续还田14年时，细菌群落碳水化合物合成效率降低。与此同步，土壤有机质含量在秸秆还田10和14年后分别增加了42.7%和53.6%，碳氮比升高，且秸秆还田14年时，活性碳组分显著提升。

上述细菌群落与土壤有机质库演变的时序协同规律表明，保护性耕作条件下土壤有机质库的构建经历了从细菌初始饥饿缓解的稳定周转阶段，到群落功能竞争性重塑推动的快速积累阶段，最终到群落碳代谢效率权衡时期实现有机质量与碳可利用性的同步提升。结构方程模型进一步证实，土壤富营养和寡营养细菌的比值以及细菌生长策略对碳有效性反馈的时间特征，是调控土壤有机质质量演变的核心路径。本研究将细菌群落特征与土壤有机质积累阶段进行了关联，为深入解读黑土地保护性耕作技术维持和提升土壤有机质的机制提供了微生物学参考。

研究成果以How bacterial traits scale to soil organic matter pool buildup revealed by long-term maize straw mulching experiment为题于2025年6月发表在Agriculture, Ecosystems & Environment期刊上。中国科学院沈阳应用生态研究所博士研究生贺章咪和副研究员朱雪峰为共同第一作者，何红波研究员为通讯作者。该研究得到中国科学院先导专项A类项目、国家自然科学基金区域创新发展联合基金、青年科学基金以及沈阳市科学技术计划自然科学基金专项的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167880925003482?via=ihub

玉米秸秆覆盖不同持续时间下土壤细菌群落与有机质量质协同机制示意图