本文由生物網(wǎng)為您整理提供： 近年來(lái)，我國(guó)糧食產(chǎn)量每年增加近10%，但與之相對(duì)，每年化肥用量增速卻高達(dá)51%。養(yǎng)分利用率低下致使我國(guó)每年僅氮肥損失就達(dá)140億美元。
而最近，中國(guó)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(wú)機(jī)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(guó)化肥生產(chǎn)和消費(fèi)量居全球首位。我國(guó)氮肥產(chǎn)量高達(dá)4000多萬(wàn)噸，占全球氮肥用量30%強(qiáng)。然而，氮肥利用率只有30%～35%，損失嚴(yán)重。
中科院院士朱兆良告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，氮肥施入土壤后的去向，在不同條件下變化很大。總的來(lái)看，氮肥在土壤中的殘留率約為13%，損失率約高達(dá)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(guó)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(guò)程后，變成硝態(tài)氮，此后，硝態(tài)氮經(jīng)反硝化，產(chǎn)生氮?dú)�，完成全球氮的生物地球化學(xué)循環(huán)。
而其中的硝化過(guò)程，是在氨氧化微生物的驅(qū)動(dòng)下完成的。
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(shuō)。
土壤生物學(xué)是“最后前沿”
2004年，《科學(xué)》專(zhuān)刊特意強(qiáng)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(lái)，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(duì)其中99%微生物的功能一無(wú)所知。所以，這些微生物又被稱(chēng)為土壤“黑箱”。
然而，微生物個(gè)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(diǎn)。
賈仲君課題組證實(shí)，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(guò)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(cè)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(wú)機(jī)自養(yǎng)代謝的秘密，相關(guān)研究結(jié)果在線(xiàn)發(fā)表于《環(huán)境微生物》雜志。
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(jìn)一步針對(duì)其特點(diǎn)設(shè)計(jì)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(rèn)為，以前在生產(chǎn)上使用硝化抑制劑時(shí)，有時(shí)候有效果，有時(shí)候卻沒(méi)有效果，新的研究表明，古菌也參與了硝化過(guò)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(guó)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(píng)價(jià)。”
朱兆良也表達(dá)了類(lèi)似的看法，“硝化抑制劑受到國(guó)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(shí)，會(huì)促進(jìn)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(gè)途徑相互聯(lián)系，抑制了某一個(gè)，則可能促進(jìn)另外一個(gè)。”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(duì)提高氮肥利用率的效果。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/chuzhong/901192.html
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