中国农业科学院揭示施肥管理调控红壤氮素转化过程的微生物学机制

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所土壤培肥与改良创新团队基于红壤旱地长期定位试验，揭示了施肥管理调控土壤氮素供应与损失途径，为优化农田氮肥管理提供理论支撑。相关研究成果于2023年6月1日正式发表在《Agriculture, Ecosystems & Environment》上。

土壤氮素供应与作物生长发育密切相关。土壤有机氮的解聚过程是控制土壤氮转化的限速步骤。近年来，越来越多研究发现微生物氮利用效率在土壤氮供应上发挥着重要作用。长期施肥会引起土壤理化性状和微生物群落结构变化，进而调控微生物氮利用效率及氮转化过程。然而，目前关于土壤氮素转化过程对长期施肥管理的响应机制尚不明晰。

该研究依托国家土壤质量祁阳和进贤观测实验站的红壤旱地长期定位试验，借助15N和18O同位素示踪技术，解析了施用化肥和有机肥处理下土壤初级氮矿化、铵固持和硝化速率的差异机制。结果显示，与施用化肥相比，单施或配施有机肥提高了初级氮矿化速率4.55～8.31倍、铵固持速率7.35～11.34倍，初级硝化速率降低了38%～55%。施用有机肥缓解了土壤—微生物碳氮计量不平衡，增加了氮解聚酶活性并降低了微生物氮利用效率，促进土壤氮的矿化。施用有机肥可通过提高微生物生物量，进而促进铵固持，降低了铵的可利用性，从而减缓了硝化过程。