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亚热带所揭示硝化抑制剂对蔬菜土硝化和反细菌的影响

  氮肥是农业生产中施用最广的肥料之一,我国氮肥用量大但利用率低,平均利用率不到35%,远低于发达国家。由于氮肥使用不合理引发的环境富营养化、地下水硝酸盐超标等问题频发。另外,氮肥的大量施用还导致温室气体NO 大量排放而加重全球气候变化。因此,对土壤氮素循环过程及调控机理研究一直受到国内外广泛重视。

  土壤中氮素转化主要是由微生物驱动的生物反应过程,其中,硝化作用是旱地土壤中氮素循环的主要过程。对硝化作用过程的研究,前期主要借助分析化学的手段,通过检测土壤NH+4 -N、NO-3 -N 含量、硝化速率及气体排放量的变化来反映硝化过程和环境因素变化对硝化反应的影响,但此类研究手段对于机理性的研究不能很好的给出有力、直接的判断。中科院亚热带农业生态研究所土壤分子生态研究组采集典型蔬菜土壤,通过分子生物学手段探讨了氮肥在土壤中的转化过程,从而研究硝化抑制剂DCD对氮素循环关键功能微生物的抑制效果及其与氮素转化动态的联系机制。

  结果表明,在蔬菜土壤上DCD主要抑制了氨氧化细菌的繁殖,更重要的是培养前期DCD对长期种植蔬菜土壤的amoA 数量的抑制效果高达61%—71%,而对新菜地土壤只有48%—54%。而对氨氧化微生物的抑制效果与NO-3 浓度呈很好的相关性。由此可以推断,建立在大量施用化学肥料基础上的蔬菜种植明显改变了硝化微生物的组成结构,可能趋向组成单一化和氮素转化高效化。相关研究也显示,施加化学肥料减少了土壤中细菌群落均匀度。研究指出,长期种植蔬菜土壤氮素循环加快,氮素损失严重,其主要驱动因子是土壤中氮素转化微生物组成和丰度发生了改变,结果会加快氮肥的转化和损失。