近年來，我國糧食產(chǎn)量每年增加近10%，但與之相對，每年化肥用量增速卻高達51%。養(yǎng)分利用率低下致使我國每年僅氮肥損失就達140億美元。

而最近，中國科學(xué)院南京土壤研究所賈仲君課題組發(fā)現(xiàn)了氨氧化古菌化能無機自養(yǎng)代謝的秘密，揭示土壤微生物是氮肥流失的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;，并暗示研究研制相關(guān)硝化抑制劑，與土壤微生物作戰(zhàn)可能提高氮肥利用率。

氮肥損失的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;

我國化肥生產(chǎn)和消費量居全球首位。我國氮肥產(chǎn)量高達4000多萬噸，占全球氮肥用量30%強。然而，氮肥利用率只有30%～35%，損失嚴重。

中科院院士朱兆良告訴《中國科學(xué)報》記者，氮肥施入土壤后的去向，在不同條件下變化很大�？偟膩砜�，氮肥在土壤中的殘留率約為13%，損失率約高達52%，高產(chǎn)地區(qū)氮肥殘留率和損失率則可能較高。

據(jù)了解，當(dāng)前，我國農(nóng)田使用的氮肥主要是尿素和銨態(tài)氮肥，前者經(jīng)水解可產(chǎn)生銨。土壤銨態(tài)氮經(jīng)歷至少一次的硝化過程后，變成硝態(tài)氮，此后，硝態(tài)氮經(jīng)反硝化，產(chǎn)生氮氣，完成全球氮的生物地球化學(xué)循環(huán)。

而其中的硝化過程，是在氨氧化微生物的驅(qū)動下完成的。

提高氮肥利用率的新啟示

賈仲君告訴記者：“利用新技術(shù)，我們能掌握活性氨氧化古菌的脲酶基因，并進一步針對其特點設(shè)計抑制劑。將這種抑制劑加入肥料，即可能抑制脲酶作用，有效控制尿素水解，防止氮肥轉(zhuǎn)化為易損失的硝態(tài)氮，提高氮肥利用率。”

土壤所研究員施衛(wèi)明則認為，以前在生產(chǎn)上使用硝化抑制劑時，有時候有效果，有時候卻沒有效果，新的研究表明，古菌也參與了硝化過程，這為提高氮肥利用率及污染控制提供了新的啟示。

但是，由于微生物數(shù)量眾多，而相關(guān)研究所知甚少，再加之我國土壤體系復(fù)雜，施衛(wèi)明表示：“新的硝化抑制劑有多大控制前景和效果尚不好評價。”

朱兆良也表達了類似的看法，“硝化抑制劑受到國內(nèi)外普遍關(guān)注，但其有效性易受土壤條件的影響”。

朱兆良指出，理論上，硝化抑制劑在抑制銨態(tài)氮硝化的同時，會促進氨的揮發(fā)。“氨揮發(fā)和銨態(tài)氮硝化都以氨為基礎(chǔ)，且兩個途徑相互聯(lián)系，抑制了某一個，則可能促進另外一個。”因此，在有利于氨揮發(fā)的情況下，很難判斷使用硝化抑制劑對提高氮肥利用率的效果。

所以，“土壤微生物是化學(xué)氮肥損失的‘罪魁禍?zhǔn)?rsquo;。”賈仲君說。

土壤生物學(xué)是“最后前沿”

2004年，《科學(xué)》專刊特意強調(diào)了土壤生物的多樣性、復(fù)雜性和重要性，指出土壤生物學(xué)是“最后的前沿”。

原來，僅在指甲蓋大小的1克土壤中，微生物數(shù)量就通常在1億～100億之間，而我們對其中99%微生物的功能一無所知。所以，這些微生物又被稱為土壤“黑箱”。

然而，微生物個頭極其微小，如何在“黑箱”中找到與氮肥損失相關(guān)的微生物，如氨氧化古菌，是科學(xué)前沿，亦是研究難點。

賈仲君課題組證實，復(fù)雜的自然土壤環(huán)境中存在以尿素水解為基礎(chǔ)的古菌氨氧化過程。

最近，該課題組又利用13C-示蹤技術(shù)，結(jié)合新一代高通量測序技術(shù)，在復(fù)雜土壤環(huán)境中找到了銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵微生物，發(fā)現(xiàn)了其化能無機自養(yǎng)代謝的秘密，相關(guān)研究結(jié)果在線發(fā)表于《環(huán)境微生物》雜志。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/chuzhong/820677.html

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