中國科學(xué)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(xué)院）

微生物同化無機氮作用是構(gòu)成土壤氮素保蓄能力的重要組成。合理恢復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng)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(fēng)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(qū)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(xué)院華南植物園生態(tài)中心助理研究員李曉波在研究員李志安的指導(dǎo)下，與中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所等的科研人員合作，打破了常規(guī)采用選擇性抑制劑的方法框架，創(chuàng)新性地將“氨基糖穩(wěn)定同位素探針（AS-SIP）”技術(shù)發(fā)展來區(qū)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(shù)的創(chuàng)新性應(yīng)用解決了區(qū)分和量化土壤真、細菌同化無機氮的方法和理論難題?；诖耍芯咳藛T進一步揭示了農(nóng)業(yè)利用導(dǎo)致土壤硝態(tài)氮微生物同化能力下降的內(nèi)在機制，即：農(nóng)業(yè)利用同時降低土壤真、細菌硝態(tài)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(chǔ)上，研究人員首次區(qū)分并量化了外源碳輸入對土壤真菌和細菌同化硝態(tài)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(jié)構(gòu)、微生物硝態(tài)氮同化功能三者變化之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，進一步揭示了外源碳輸入增強土壤微生物同化硝態(tài)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(zhuǎn)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(yōu)化思想，采用線性回歸解析法，結(jié)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(chuàng)建了可估算土壤中真、細菌各自同化無機氮真實速率的數(shù)學(xué)框架。新方法的創(chuàng)立首次為土壤真、細菌對無機氮的真實同化速率的區(qū)分和量化提供了有效途徑，將推進微生物介導(dǎo)的土壤氮素保蓄研究（Li et al.， Soil Biology and Biochemistry， 2020）。

相關(guān)土壤學(xué)基礎(chǔ)研究方法和理論的進展已先后發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry和Geoderma上。研究得到國家自然科學(xué)基金項目、土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室開放基金、廣東省自然科學(xué)基金等項目的資助。