中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院揭示施肥管理調(diào)控紅壤氮素轉(zhuǎn)化過程的微生物學(xué)機制

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所土壤培肥與改良創(chuàng)新團隊基于紅壤旱地長期定位試驗，揭示了施肥管理調(diào)控土壤氮素供應(yīng)與損失途徑，為優(yōu)化農(nóng)田氮肥管理提供理論支撐。相關(guān)研究成果于2023年6月1日正式發(fā)表在《Agriculture, Ecosystems & Environment》上。

土壤氮素供應(yīng)與作物生長發(fā)育密切相關(guān)。土壤有機氮的解聚過程是控制土壤氮轉(zhuǎn)化的限速步驟。近年來，越來越多研究發(fā)現(xiàn)微生物氮利用效率在土壤氮供應(yīng)上發(fā)揮著重要作用。長期施肥會引起土壤理化性狀和微生物群落結(jié)構(gòu)變化，進而調(diào)控微生物氮利用效率及氮轉(zhuǎn)化過程。然而，目前關(guān)于土壤氮素轉(zhuǎn)化過程對長期施肥管理的響應(yīng)機制尚不明晰。

該研究依托國家土壤質(zhì)量祁陽和進賢觀測實驗站的紅壤旱地長期定位試驗，借助15N和18O同位素示蹤技術(shù)，解析了施用化肥和有機肥處理下土壤初級氮礦化、銨固持和硝化速率的差異機制。結(jié)果顯示，與施用化肥相比，單施或配施有機肥提高了初級氮礦化速率4.55～8.31倍、銨固持速率7.35～11.34倍，初級硝化速率降低了38%～55%。施用有機肥緩解了土壤—微生物碳氮計量不平衡，增加了氮解聚酶活性并降低了微生物氮利用效率，促進土壤氮的礦化。施用有機肥可通過提高微生物生物量，進而促進銨固持，降低了銨的可利用性，從而減緩了硝化過程。