钾元素是植物生长发育不可或缺的矿质营养，然而土壤中绝大部分钾都处于难以被植物直接吸收利用的固定矿物态。长期以来，为了维持作物的产量，农业生产高度依赖化学钾肥的大量投入，这不仅带来了沉重的经济负担，还引发了土壤退化等一系列生态环境问题。选育具有天然低钾耐受性和高养分利用效率的作物品种，并阐明其微生态响应机制，对于推动绿色低碳农业发展具有重要的科学意义和应用价值。

近日，东北地理所张秋英研究员团队结合水培和盆栽试验，系统剖析了不同钾效率类型鲜食大豆在低钾胁迫下的根系低分子量有机酸分泌特征、土壤钾有效性以及根际微生物群落结构的变化。研究结果显示，钾高效型鲜食大豆在面临低钾压力时，其根系会主动调整分泌策略，将丙二酸等特定有机酸的分泌比例从1.73%大幅提升至13.13%，从而导致根际环境显著酸化，有效促进了矿物钾的风化释放。与此同时，这些特定的根系分泌物还充当了“招募信号”，在波动的土壤环境中维持了相对稳定的根际微生物组，并富集了Paenibacillus菌属、Rhodanobacter 菌属以及Penicillium属、Aspergillus属和Chaetomium属等关键的具有解钾、促生功能微生物。为了进一步验证这一微生态协调机制，研究人员从根际土壤中成功分离出了高活性的Paenibacillus属菌株。体外培养试验证实该菌株能通过显著降低介质pH值实现对钾长石的高效溶解，且将其重新接种到鲜食大豆根系后，表现出显著的促生效果，使得植株干重增加了21.2%，植株钾积累量增加了53.0%（图1）。本研究阐明了鲜食大豆高效利用土壤钾素的生理与微生态协调机制（图2），为未来通过植物-微生物联合调控减少化学肥料投入提供了优质的候选靶点与生物标志物。

图1 解钾菌分离与解钾、促生效果评估

图2 研究图文摘要

研究成果近期发表在生态学国际期刊Soil Ecology Letters上，中国科学院东北地理与农业生态研究所刘长锴副研究员为论文第一作者，张秋英研究员、于镇华项目研究员为论文通讯作者。研究得到国家自然科学基金、黑龙江省优秀青年科学基因等项目的资助。

论文信息：Liu, C., Yu, Z., Yu, Q., Wang, Y., Gu, H., Li, Y., Jin, J., Hu, X., Liu, J., Wang, G., Zhang, Q. & Liu, X. Revealing the mechanisms behind high potassium efficiency in vegetable soybean through rhizospheric microbial community recruitment and potassium activation. Soil Ecol. Lett. 8, 260488 (2026).

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s42832-026-0488-2