氮肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用最廣的肥料之一，我國氮肥用量大但利用率低，平均利用率不到35%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。由于氮肥使用不合理引發(fā)的環(huán)境富營養(yǎng)化、地下水硝酸鹽超標(biāo)等問題頻發(fā)。另外,氮肥的大量施用還導(dǎo)致溫室氣體N2O 大量排放而加重全球氣候變化。因此,對土壤氮素循環(huán)過程及調(diào)控機(jī)理研究一直受到國內(nèi)外廣泛重視。
土壤中氮素轉(zhuǎn)化主要是由微生物驅(qū)動的生物反應(yīng)過程，其中，硝化作用是旱地土壤中氮素循環(huán)的主要過程。對硝化作用過程的研究，前期主要借助分析化學(xué)的手段,通過檢測土壤NH+4 -N、NO-3 -N 含量、硝化速率及氣體排放量的變化來反映硝化過程和環(huán)境因素變化對硝化反應(yīng)的影響，但此類研究手段對于機(jī)理性的研究不能很好的給出有力、直接的判斷。中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所土壤分子生態(tài)研究組采集典型蔬菜土壤，通過分子生物學(xué)手段探討了氮肥在土壤中的轉(zhuǎn)化過程，從而研究硝化抑制劑DCD 對氮素循環(huán)關(guān)鍵功能微生物的抑制效果及其與氮素轉(zhuǎn)化動態(tài)的聯(lián)系機(jī)制。
結(jié)果表明，在蔬菜土壤上DCD主要抑制了氨氧化細(xì)菌的繁殖，更重要的是培養(yǎng)前期DCD對長期種植蔬菜土壤的amoA 數(shù)量的抑制效果高達(dá)61%—71%,而對新菜地土壤只有48%—54%。而對氨氧化微生物的抑制效果與NO-3 濃度呈很好的相關(guān)性。由此可以推斷，建立在大量施用化學(xué)肥料基礎(chǔ)上的蔬菜種植明顯改變了硝化微生物的組成結(jié)構(gòu),可能趨向組成單一化和氮素轉(zhuǎn)化高效化。相關(guān)研究也顯示,施加化學(xué)肥料減少了土壤中細(xì)菌群落均勻度。研究指出長期種植蔬菜土壤氮素循環(huán)加快,氮素?fù)p失嚴(yán)重,其主要驅(qū)動因子是土壤中氮素轉(zhuǎn)化微生物組成和豐度發(fā)生了改變,結(jié)果會加快氮肥的轉(zhuǎn)化和損失。
該研究成果已發(fā)表于2012年11月出版的《生態(tài)學(xué)報(bào)》32卷第21期上。