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论文摘要

尽管人为土壤养分富集在全球范围内普遍存在，但其对微生物生活史策略权衡的影响仍知之甚少，这对农业生态系统生产力至关重要。本研究通过整合大尺度观测研究与控制盆栽实验，系统评估了土壤养分富集如何影响细菌生活史策略，最终决定微生物功能与植物生产力。对多组配对的露天农田（OF）与设施（GH）土壤进行16SrRNA基因扩增子与宏基因组测序分析。结果表明，相对贫营养的农田与富营养的设施土壤微生物群落呈现显著差异：以寡营养型细菌为主的农田土壤群落具有更高的物种多样性、更大的平均基因组大小，富集养分循环基因，但16S核糖体RNA基因操纵子拷贝数和预测的最大生长速率较低；而以富营养型细菌为主的设施土壤群落具有更高的生长速率潜力、更多植物有益类群和功能基因（如生物膜形成、次级代谢和细菌趋化性等），但细菌代谢功能较低。控制盆栽实验表明，设施土壤富集的植物有益微生物功能能够显著促进植物生长，尤其在养分充足和植物面临非生物胁迫条件下。本研究强调了养分富集条件下细菌生活史策略的权衡对特定植物有益类群及其功能的关键调控作用，为构建健康土壤生态系统和发展可持续农业实践提供了新的见解。

全文结论

我们的研究表明，土壤养分富集驱动的细菌功能潜力与生长速率潜力之间的权衡，在调控植物生产力方面发挥着关键作用。在氮、磷、钾等养分相对有限的农田土壤中，寡营养型细菌富集，该类群具有较大的平均基因组大小和丰富的养分循环功能基因，能够以牺牲生长速率为代价，采取高效的资源获取策略。相反，在养分丰富的设施土壤中，尽管生物多样性较低，却富集了大量的富营养型细菌，其表现出更高的生长速率和更多的与植物有益相关的类群和功能基因。这些强化功能增强了细菌-植物互作，从而有效促进植物生长。然而，作为权衡，富营养型细菌在富营养环境中下调了与养分获取相关的代谢功能。总体而言，本研究强调了养分富集条件下细菌生活史策略的权衡对特定植物有益类群及其功能的关键调控作用，为构建健康土壤生态系统和发展可持续农业实践提供了新的见解。

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