针对我国甘薯主产区土壤速效钾含量普遍偏低、持续供钾能力不足等制约产业发展的突出问题，资环所院土壤研究中心汪吉东研究员团队围绕土壤钾有效性提升、根际微生态调控和甘薯钾高效利用，从土壤团聚体、黏土矿物钾吸附位点、微生物组、关键功能微生物以及根系形态与代谢等不同尺度开展研究，取得系列进展。
一、从土壤团聚体、矿物位点到微生物组多尺度解析土壤供钾能力
1. 团聚体尺度：揭示长期施肥对钾储量的调控效应
依托始于2007年的长期施肥定位试验，研究明确了长期化肥配施有机肥对土壤团聚体钾储量的正向调控作用，证实团聚体钾储量是甘薯钾吸收和产量形成的重要贡献因子。（Yuan et al., 2023, Agriculture, Ecosystems & Environment, 中科院1区top）
图1 长期施肥增加土壤团聚体钾储量并促进甘薯钾吸收和产量提升的机制示意图
2. 矿物位点尺度：阐明不同有机物料提升供钾能力的差异化途径
通过连续浸提法系统分析黏土矿物不同吸附位点的钾含量，并采用有机酸和四苯硼钠模拟试验解析钾素释放过程，揭示了化肥配施猪粪与配施秸秆提升土壤供钾能力的差异化机制。（袁洁 等, 2023, 植物营养与肥料学报）
图2 不同长期施肥处理下土壤钾随浸提时间的累积释放特征
3. 微生物组尺度：明确“土壤肥力—微生物—作物”关联机制
借助扩增子高通量测序、微生物功能预测、随机森林模型及方差分解分析等手段，明确了土壤肥力因子、微生物群落结构与甘薯产量及养分吸收之间的内在关联，揭示了化肥配施猪粪通过缓解土壤酸化、重塑微生物群落结构，进而提高甘薯产量和钾养分吸收的生物学机制。（Yuan et al., 2026, Agronomy, 中科院2区）
4. 丛枝菌根真菌（AMF）关键类群：优选赤红壤甘薯种植体系的有机培肥模式
基于扩增子测序、共现网络分析、线性判别分析及随机森林模型，系统揭示了化肥配施不同有机肥对赤红壤中AMF群落及其共现网络的差异化调控作用，明确了化肥配施猪粪是赤红壤甘薯体系中兼顾土壤改良、AMF群落优化与作物增产的优选措施。（吴晓晴 等, 2026, 植物营养与肥料学报）
图4 不同施肥处理下AMF共现网络、网络拓扑特征及指示物种
二、利用AMF从根系形态到根际—内生微生态系统调控，实现甘薯钾高效吸收
1. 根系形态调控：施钾与AMF协同优化高钾效率品种根系形态
通过多因素方差分析，明确了施钾和接种两种AMF对不同钾效率甘薯品种全生育期根系形态及养分吸收的影响，发现施钾与接种幼套近明球囊霉（Claroideoglomus etunicatum）具有协同效应，协同优化高钾效率品种徐薯28的根系形态、促进钾吸收和块根产量形成。（Yuan et al., 2023, Frontiers in Microbiology, 中科院2区）
图5 钾素与AMF协同调控甘薯根系生长和钾吸收分配的机制示意图
2. “共享+差异化”策略：AMF依赖土壤钾有效性的双重调控模式
基于非靶向代谢组与扩增子高通量测序技术，创新性地提出了AMF在不同土壤钾有效性条件下的“共享+差异化”调控策略。共享策略：AMF通过激活生长素相关代谢通路、调节关键根系分泌物，富集特定有益细菌类群，普遍促进根系生长和养分吸收。差异化策略：低钾土壤条件更有利于AMF—甘薯共生体系的建立，AMF在该条件下能够更有效地促进甘薯根系生长和钾吸收，并富集Haliangium等潜在有益细菌类群；在高钾土壤条件下，AMF则进一步增强甘薯全株生长和磷吸收效应，并通过调节根系分泌物优化资源分配。（Yuan et al., 2026, Plant and Soil, 中科院2区; 袁洁 等, 2025, 江苏农业学报）
图6 不同土壤钾有效性条件下AMF调控甘薯生长和根际微生态的共享与差异化策略示意图
3. 低钾胁迫下的多维度协同机制
进一步聚焦低钾土壤条件，揭示了AMF介导的甘薯根系代谢重塑、有益内生菌富集、钾素积累与碳水化合物合成的协同机制，深化了对AMF在逆境条件下功能发挥的认知。（Yuan et al., 2026, Journal of Fungi, 中科院2区）
图7 低钾土壤条件下AMF调控甘薯生长、根系代谢及内生细菌富集的机制示意图
三、主要创新与应用前景
该系列研究围绕甘薯生产中的土壤缺钾和钾肥高效利用问题，从土壤团聚体、黏土矿物钾吸附位点、微生物组、关键微生物类群以及根系形态与代谢等多个层面，系统揭示了长期有机培肥提高土壤供钾能力以及AMF促进甘薯钾高效利用的作用机制。
在应用层面，团队已研发“甘薯产地土壤健康评价系统”和“基于目标产量的甘薯推荐施肥系统”。下一步，团队将推动有机培肥措施、AMF菌剂与精准施肥技术集成，为甘薯绿色高产和土壤健康培育提供技术支撑。
上述论文均以江苏省农业科学院为第一署名单位。相关研究得到国家甘薯产业技术体系岗位科学家项目（CARS-10-Sweetpotato）、国家自然科学基金青年科学基金项目（42407453）、江苏省自然科学基金青年基金项目（BK20230749）、江苏省农业科技自主创新资金项目〔CX（21）1009〕以及江苏省农业科学院资源与环境研究所青年联合创新项目（ZCXC202221）等资助。
论文链接与其它成果：
1. Agriculture, Ecosystems & Environment, https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108701
2. 植物营养与肥料学报, https://doi.org/10.11674/zwyf.2023186
3. Agronomy, https://doi.org/10.3390/agronomy16101011
4. 植物营养与肥料学报, https://doi.org/10.11674/zwyf.2025500
5. Frontiers in Microbiology, https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1075957
6. Plant and Soil, https://doi.org/10.1007/s11104-025-08023-z
7. 江苏农业学报, http://jsnyxb.jaas.ac.cn/oa/DArticle.aspx?type=view&id=202411011
8. Journal of Fungi, https://doi.org/10.3390/jof12060393
9. 软件著作权：甘薯产地土壤健康评价系统V1.0（登记号：2024SR1560642）
10. 软件著作权：基于目标产量的甘薯推荐施肥系统V1.0（登记号：2025SR0519325）