東北地理所在農田黑土氨氧化微生物硝化作用研究方面取得進展
土壤氨氧化也稱為硝化，分為自養和異養兩個過程。自養微生物的氨氧化細菌（AOB）、氨氧化古菌（AOA）和全程氨氧化細菌（Comammox）共同驅動土壤銨態氮向硝態氮轉化，但三類氨氧化微生物的相對貢獻因土壤環境變化存在較大差異。東北黑土農田土壤氮素含量相對較高，但氮肥的利用效率不高，為控制銨態氮向硝態氮轉化及提高肥料利用率，解析氨氧化微生物介導的黑土農田硝化作用具有重要的實踐意義。為此，東北地理所的科研人員聯合黑龍江省農科院土肥所、黑河分院及吉林省農科院研究團隊，利用位于黑河（NB）、民主鄉（MB）和公主嶺（SB）的三個30余年的黑土野外定位施肥平臺，研究了長期化肥與有機肥不同施用方式下的土壤氨氧化微生物豐度、活性和相對硝化貢獻的變化情況。
研究人員采用微宇宙培養實驗，利用硝化抑制劑乙炔和1-辛炔來區分土壤中不同氨氧化微生物的硝化貢獻，并對土壤不同氨氧化微生物amoA基因豐度進行定量分析。研究發現東北農田黑土中AOA、AOB和Comammox微生物豐度和硝化潛勢均體現出從北到南依次升高趨勢（圖1，2），表明南部土壤硝化作用強，硝酸鹽富集淋失現象可能更為嚴重，在今后的氮素管理中應得到重視；發現盡管自養微生物氨氧化是主要的硝化過程，但在黑河和公主嶺兩地的未施肥土壤中異養硝化也占一定比例（圖2），農田黑土異養硝化也不容忽視；研究還發現施肥顯著提高了AOB的硝化貢獻（圖2），表明在施肥時可以通過添加抑制AOB活性的硝化抑制劑，降低土壤硝化強度，提高氮肥利用效率。該研究發現可為有針對性地提高農田黑土氮素利用效率提供理論基礎。
圖1 長期不同施肥制度下黑土農田土壤氨氧化微生物豐度的變化
圖2 長期不同施肥制度下黑土農田土壤不同氨氧化微生物的硝化潛勢
相關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”在發表在國際期刊European Journal of Soil Biology上。東北地理所農田分子生態學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。該研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項（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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