中國科學院華南植物園在土壤微生物無機氮同化研究中取得進展

（2021.3.12 中國科學院）

微生物同化無機氮作用是構成土壤氮素保蓄能力的重要組成。合理恢復退化生態系統的土壤微生物同化無機氮作用可有效提高土壤氮素保蓄能力，減少氮素損失風險。然而，真菌和細菌作為土壤微生物的兩大主要類群，如何真實有效地區分并量化兩者對無機氮的同化速率是個未解難題。

中國科學院華南植物園生態中心助理研究員李曉波在研究員李志安的指導下，與中科院沈陽應用生態研究所等的科研人員合作，打破了常規采用選擇性抑制劑的方法框架，創新性地將“氨基糖穩定同位素探針（AS-SIP）”技術發展來區分和表征土壤真、細菌各自對無機氮的同化速率（Li et al.， Soil Biology and Biochemistry， 2019）。

AS-SIP技術的創新性應用解決了區分和量化土壤真、細菌同化無機氮的方法和理論難題。基于此，研究人員進一步揭示了農業利用導致土壤硝態氮微生物同化能力下降的內在機制，即：農業利用同時降低土壤真、細菌硝態氮同化能力，前者降幅高于后者;土壤有機碳和碳氮比下降，有效磷和pH升高可能是主要成因（Li et al.， Soil Biology and Biochemistry， 2019）。在此基礎上，研究人員首次區分并量化了外源碳輸入對土壤真菌和細菌同化硝態氮活性的影響，證實并初步闡明了外源碳輸入、微生物群落結構、微生物硝態氮同化功能三者變化之間的內在關聯，進一步揭示了外源碳輸入增強土壤微生物同化硝態氮能力的作用機制（Li et al.， Geoderma， 2020）。

然而，由于土壤微生物的氨基糖含量及微生物體不同含氮組分的周轉速率不易獲取，AS-SIP仍無法測定土壤真、細菌對無機氮的真實同化速率。針對該方法存在的問題，研究人員基于最優化思想，采用線性回歸解析法，結合實驗可測的總無機氮同化速率和真、細菌同化無機氮速率的表征值，創建了可估算土壤中真、細菌各自同化無機氮真實速率的數學框架。新方法的創立首次為土壤真、細菌對無機氮的真實同化速率的區分和量化提供了有效途徑，將推進微生物介導的土壤氮素保蓄研究（Li et al.， Soil Biology and Biochemistry， 2020）。

相關土壤學基礎研究方法和理論的進展已先后發表在Soil Biology and Biochemistry和Geoderma上。研究得到國家自然科學基金項目、土壤與農業可持續發展國家重點實驗室開放基金、廣東省自然科學基金等項目的資助。