循環農業：農業有機循環再利用的多合一創新碳匯技術開發【土壤環境科學系/楊秋忠院士】
| 論文篇名 | 英文：Impact of Fertilization and Seasonal Changes on Paddy Soil: Unveiling the Interplay between Agricultural Practices, Enzyme Activity, and Gene Diversity 中文：施肥與季節變化對稻田土壤的影響：揭示農業實踐、酶活性與基因多樣性的相互作用 |
| 期刊名稱 | Agriculture-Basel |
| 發表年份,卷數,起迄頁數 | 2024, 14: 1424 |
| 作者 | Chen, Yu-Pei; Huang, Hsi-Yuan; Tsai, Chia-Fang; Young, Chiu-Chung(楊秋忠)* |
| DOI | 10.3390/agriculture14081424 |
| 中文摘要 | 氣候變遷和土壤酸化是影響作物生產和土壤質量的關鍵因素。本研究全面分析了施肥方式，包括傳統施肥 (CA)、可持續施肥 (SA) 和未施肥 (BK) 對土壤性質、酶活性和基因多樣性在稻田中隨季節變化的影響。施肥顯著影響了土壤 pH 值，BK 處理下 pH 值較高，而隨著施肥量的增加 pH 值下降。土壤酶活性和 Biolog EcoPlate™ 分析顯示，九月的酶活性最低，而在不同施肥方式下，十二月的酶活性最高。基因組分析顯示，CA 處理土壤的基因豐富度最高，且季節變化影響基因多樣性。從物種分類基因的角度來看，纖維素菌 (Sorangium cellulosum) 和厭氧黏細菌 (Anaeromyxobacter sp.) 是最豐富的分類群。根據 CAZy、COG 和 GO 數據庫註釋的土壤基因顯示，不同施肥方式下的基因結構高度相似。此外，土壤酶的遺傳來源與特定的細菌貢獻者相關。儘管並非所有基因的多樣性和豐度都與土壤酶活性相關，但芳基硫酸酶 (arylsulfatase) 顯示出明顯的相關性。酶活性被證明是比基因豐度更敏感的微生物活性指標。本研究強調，應考慮農業實踐和季節變化，制定合理的施肥策略以維持土壤酶活性。 |
| 英文摘要 | Climate change and soil acidification are critical factors affecting crop production and soil quality. This study comprehensively analyzed the impact of fertilization practices, including conventional (CA), sustainable (SA), and unfertilized (BK), on soil properties, enzyme activities, and gene diversity in paddy fields across seasonal changes. Soil pH was significantly influenced by fertilization, with higher pH in BK and a decrease in pH with increased fertilization. Soil enzyme activities and Biolog EcoPlate™ analysis revealed the lowest activities in September, with the highest in December under different practices. Metagenomic analysis showed the highest genetic richness in CA soil, with seasonal variations influencing genetic diversity. From the perspective of genes in species taxonomy, Sorangium cellulosum and Anaeromyxobacter sp. were the most abundant taxa. Soil genes annotated by CAZy, COG, and GO databases revealed highly similar gene structures among different practices. Moreover, the genetic origins of soil enzymes were linked to specific bacterial contributors. While not all gene’s diversity and abundance were associated with soil enzyme activity, arylsulfatase showed an obvious correlation. Enzyme activities proved more sensitive indicators of microbial activity than gene abundance. This study emphasizes the need for rational fertilization strategies to maintain soil enzyme activities, considering agricultural practices and seasonal variations. |
| 發表成果與本中心研究主題相關性 | 1. 施肥方式的影響分析：研究比較了不同的施肥方式，包括傳統施肥（CA）、可持續施肥（SA）和未施肥（BK），揭示了各種施肥方式對土壤質量和微生物活性的影響。永續農業強調減少化學肥料的使用，保持土壤健康，這正符合研究中對不同施肥方式的探討，特別是可持續施肥的效果。 2. 土壤酶活性的維護：酶活性是微生物活性的敏感指標，該研究指出，合理的施肥策略有助於保持土壤的酶活性，這對於保持土壤生態系統的功能至關重要。永續農業旨在促進健康的土壤生態，這一點與研究中強調的保持土壤酶活性的必要性相吻合。 3. 季節變化與農業實踐：研究強調了農業實踐必須考慮季節變化對土壤性質和微生物活性的影響。永續農業提倡根據自然環境條件，靈活調整農業管理方式，以減少對環境的負面影響。這表明，合理的施肥策略需要根據季節和氣候變化進行調整，以確保農業生產的可持續性。 4. 微生物多樣性與土壤健康：永續農業強調土壤的長期健康，而微生物多樣性是土壤健康的重要指標。研究指出不同施肥方式對基因多樣性和酶活性的影響，這些發現為維持土壤微生物多樣性提供了科學依據。 |
