東北地理所在農(nóng)田黑土氨氧化微生物硝化作用研究方面取得進(jìn)展
土壤氨氧化也稱為硝化，分為自養(yǎng)和異養(yǎng)兩個(gè)過(guò)程。自養(yǎng)微生物的氨氧化細(xì)菌（AOB）、氨氧化古菌（AOA）和全程氨氧化細(xì)菌（Comammox）共同驅(qū)動(dòng)土壤銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化，但三類氨氧化微生物的相對(duì)貢獻(xiàn)因土壤環(huán)境變化存在較大差異。東北黑土農(nóng)田土壤氮素含量相對(duì)較高，但氮肥的利用效率不高，為控制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化及提高肥料利用率，解析氨氧化微生物介導(dǎo)的黑土農(nóng)田硝化作用具有重要的實(shí)踐意義。為此，東北地理所的科研人員聯(lián)合黑龍江省農(nóng)科院土肥所、黑河分院及吉林省農(nóng)科院研究團(tuán)隊(duì)，利用位于黑河（NB）、民主鄉(xiāng)（MB）和公主嶺（SB）的三個(gè)30余年的黑土野外定位施肥平臺(tái)，研究了長(zhǎng)期化肥與有機(jī)肥不同施用方式下的土壤氨氧化微生物豐度、活性和相對(duì)硝化貢獻(xiàn)的變化情況。
研究人員采用微宇宙培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，利用硝化抑制劑乙炔和1-辛炔來(lái)區(qū)分土壤中不同氨氧化微生物的硝化貢獻(xiàn)，并對(duì)土壤不同氨氧化微生物amoA基因豐度進(jìn)行定量分析。研究發(fā)現(xiàn)東北農(nóng)田黑土中AOA、AOB和Comammox微生物豐度和硝化潛勢(shì)均體現(xiàn)出從北到南依次升高趨勢(shì)（圖1，2），表明南部土壤硝化作用強(qiáng)，硝酸鹽富集淋失現(xiàn)象可能更為嚴(yán)重，在今后的氮素管理中應(yīng)得到重視；發(fā)現(xiàn)盡管自養(yǎng)微生物氨氧化是主要的硝化過(guò)程，但在黑河和公主嶺兩地的未施肥土壤中異養(yǎng)硝化也占一定比例（圖2），農(nóng)田黑土異養(yǎng)硝化也不容忽視；研究還發(fā)現(xiàn)施肥顯著提高了AOB的硝化貢獻(xiàn)（圖2），表明在施肥時(shí)可以通過(guò)添加抑制AOB活性的硝化抑制劑，降低土壤硝化強(qiáng)度，提高氮肥利用效率。該研究發(fā)現(xiàn)可為有針對(duì)性地提高農(nóng)田黑土氮素利用效率提供理論基礎(chǔ)。
圖1 長(zhǎng)期不同施肥制度下黑土農(nóng)田土壤氨氧化微生物豐度的變化
圖2 長(zhǎng)期不同施肥制度下黑土農(nóng)田土壤不同氨氧化微生物的硝化潛勢(shì)
相關(guān)研究成果近日以題為“Ammonia oxidizing bacteria dominate soil nitrification under different fertilization regimes in black soils of northeast China”在發(fā)表在國(guó)際期刊European Journal of Soil Biology上。東北地理所農(nóng)田分子生態(tài)學(xué)科組博士研究生白鑫為第一作者，王光華研究員為通訊作者。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA28020201）的資助。
論文信息：
Bai X, Hu X, Liu J, Wei D, Zhu P, Cui X, Zhou B, Chen X, Liu J, Jin J, Liu X, Wang G. Ammonia oxidizing bacteria dominate soil nitrification under different fertilization regimes in black soils of northeast China. European Journal of Soil Biology. 2022, 111, 103410. doi.org/10.1016/j.ejsobi.2022.103410
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1164556322000279
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