学院耕地质量保护利用研究团队在调控紫色土-作物系统氮去向及其机制方面取得系列进展

作者：兰婷 审稿：高雪松

化肥减量增效行动是农业绿色高质量发展的重要方面。四川丘陵区紫色土氮肥利用效率低，环境损失大，严重威胁长江上游水体质量与生态环境保护。

硝化过程是土壤氮转化的核心过程。有效调控硝化过程速率使其满足作物生长对氮素的需求，对于减少农田氮损失、提高作物氮吸收利用效率具有重要意义，而施用硝化抑制剂是重要措施之一，也是国际研究的热点。传统化学硝化抑制剂作物增产效果不稳定，且具有增加NH₃挥发损失，环境及食物链污染等风险。最新研究表明，高粱、小麦、水稻等作物的根系在一定环境条件下可分泌具有硝化抑制效果的有机化合物，即生物硝化抑制剂。但其减排增产效果如何？机理是什么？亟待阐明。

针对以上前沿科学问题，近期，资源学院耕地质量保护利用研究团队在国际权威期刊《Science of The Total Environment》（中科院TOP期刊，IF=10.753）上发表题为“Effects of biological nitrification inhibitor in regulating NH₃volatilization and fertilizer nitrogen recovery efficiency in soils under rice cropping”的研究论文，揭示了在减氮20%条件下，生物硝化抑制剂（methyl 3-(4-hydroxyphenyl) propionate，（MHPP）配施脲酶抑制剂能够通过改变氨氧化细菌（AOA）与氨氧化古菌（AOB）群落减少紫色土-水稻系统9.06~13.2%NH₃挥发损失，提高16%左右氮肥利用率并维持了水稻产量；¹⁵N同位素室内机理试验表明，MHPP增强了氨氧化细菌与古菌的生态位分异，抑制Nitrosospira属的cluster3a.2，cluster3b.2和cluster9丰度，进而调控土壤氮初级硝化速率及环境去向“Effects of synthetic nitrification inhibitor (3,4-dimethylpyrazole phosphate; DMPP) and biological nitrification inhibitor (methyl 3-(4-hydroxyphenyl) propionate; MHPP) on the gross N nitrification rate and ammonia oxidizers in two contrasting soils”《BiologyandFertilityofSoils》（中科院一区TOP期刊，IF=6.605）。

此外，相关研究结果还在不同水肥管理模式下紫色土-小麦，紫色土-水稻体系中得到了验证，系列结果发表在《Environmental Pollution》（中科院一区TOP期刊，IF=9.988），《Applied Soil Ecology》（中科院二区期刊，IF=5.509）等期刊。上述研究成果可为四川省化肥减量工作提供强有力理论与技术支撑。

以上论文的第一和唯一通讯单位为四川农业大学，耕地质量保护利用研究团队源学院兰婷副教授（第一作者）、高雪松教授（团队负责人），陈光登教授，邓欧平副教授等共同参与完成。研究得到了“十三五”国家重点研发计划（2017YFD0200100）、国家自然科学基金面上项目（42077096）、四川省科技创新人才项目（2021JDRC0034）资助。

论文链接：

（1）https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.155857

（2）https://doi.org/10.1007/s00374-022-01628-x

（3）https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.118499

（4）https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2022.104412