国内土壤科研进展（2019年第22期）|研究

导  读

南京土壤所在稻田生物固氮研究上取得进展；沈阳生态所揭示土壤微生物残留物分解过程；华南植物园在热带森林植物对土壤低磷的适应机制研究中取得进展。

来源：根据中科院网站、南京土壤所等单位网站近期相关报道整理

南京土壤所在稻田生物固氮研究上取得进展

生物固氮是稻田区别于旱地的本质特征，也是稻田生产力维持的关键。

中国科学院南京土壤所谢祖彬团队经过多年研究，创建了稻田生物固氮的田间原位直接定量技术；揭示了稻田生物固氮主要发生在0-5cm，尤其是0-1cm土壤表层；首次阐明了光合固氮和异养固氮对稻田生物固氮的贡献。提出了铝氧化物抑制念珠藻生长是固氮量减少的关键因素；发现生物固氮的氮主要由K型微生物亚硝化螺菌参与氨氧化过程；提出了施钼可大幅度提高稻田生物固氮量，并利用15N同位素探针技术证实非异形蓝细菌（non-heterocystous）细鞘丝藻属（leptolyngbya）和微鞘藻属（Microcoleus）是钼增加稻田生物固氮的主要贡献者；揭示了杂交水稻提高稻田生物固氮的机理。

相关研究结果在Soil Biology Biochemistry（2篇）、Biology and Fertility of Soils（1篇）、Science of Total Environment（1篇）和pedosphere（1篇）等期刊上发表。

研究工作得到科技部基础性工作专项，国家自然科学基金，江苏省科技项目和科学院创新项目的支持。

文章链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071718304462?via%3Dihub

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071713000199?via%3Dihub

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969718332856?via%3Dihub

https://link.springer.com/article/10.1007/s00374-019-01387-2

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S100201601960809X?via%3Dihub

田间原位直接定量装置

沈阳生态所揭示土壤微生物残留物分解过程

微生物在土壤物质循环过程中扮演着双重角色，一方面微生物作为分解者分解土壤有机质，释放温室气体；另一方面微生物死亡后的残留物也是形成土壤的重要前体物质。相对前者，对于微生物死亡残留物的研究十分有限，微生物死亡残留物在土壤中的分解速率有多快？残留物是以何种形态保存在土壤中的？这些问题尚有待回答。

基于此，中国科学院沈阳应用生态研究所生物地球化学组以长白山阔叶红松林样地为依托，利用微生物纯培养法从土壤中筛选出细菌、真菌和放线菌数株，利用含有高峰度氮同位素的培养基对微生物进行培养并获得微生物残留物，之后在野外进行为期800天的微生物残留物原位分解实验。

研究发现，微生物残留物氮素分解整体呈现指数下降趋势，两库模型能够很好地模拟这种变化；微生物残留物氮素分解速率在细菌、真菌和放线菌间没有显著差异；分解800天之后，约有33%-40%的微生物残留物氮素以非有机态氮的形式存留在土壤中；与植物凋落物氮素分解过程相比，微生物残留物氮素的分解速度更快；被分解的残体氮素主要被植物吸收离开土壤系统。这项研究揭示了微生物死亡后其残留物在土壤中的分解过程，为进一步研究微生物在土壤有机质形成过程中的角色提供了新的思路。

研究成果以Stabilization of microbial residues in soil organic matter after two years of decomposition 为题发表在Soil Biology and Biochemistry 期刊上。副研究员王超为第一作者，研究员白娥为通讯作者，合作人员还包括研究员方运霆、梁超和博士吴南平等。该研究得到中科院前沿项目、国家自然基金委重点项目和中科院青年促进会项目、国家自然基金委优秀青年项目的支持。

文章链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071719303517

图1. 土壤微生物筛选、鉴别和同位素标记过程

图2. 土壤微生物残留物野外原位分解和样品采集过程

图3. 微生物残留物氮在土壤中分解随时间变化曲线

图4. 微生物残留物氮在土壤中分解后的主要去向

华南植物园在热带森林植物对土壤低磷的适应机制研究中取得进展

氮和磷是植物代谢的基本元素，同时也被认为是陆地生态系统初级生产力的限制因子。相比于温带森林，发育于高度风化土壤的热带森林更容易受到土壤磷有效性的限制。然而，热带森林维持着地球上最高的生产力，与热带森林土壤磷有效性较低存在矛盾。因此，解析热带森林植物在土壤低磷条件下高效利用磷的策略是植被生态领域的重要课题。

中国科学院华南植物园博士毕业生莫其锋（现就职华南农业大学）在站长李志安和博士王法明的指导下，利用在次生阔叶混交林建立的长期氮磷养分添加控制实验平台，通过测定不同植物的叶片光合能力和叶片功能性状以及叶片磷组分，系统地了解这些植物在叶片尺度上的低磷环境的适应机制。

研究发现，叶片氮磷比的结果表明该森林是磷限制的生态系统，施磷降低了叶片磷利用效率和比叶重但增加了叶片磷和氮的浓度，而施氮对叶片性状无显著影响。施磷仅增加了一个广布种的叶片光合能力而对其他四个狭布种无显著影响。进一步对叶片磷组分的研究发现，施磷处理增加了所有物种的代谢磷、结构磷和核酸磷组分，但其增加的尺度因种而异。

该研究表明热带森林植物通过改变叶片中磷的分布来满足光合作用对磷的需求，并且东亚地区的热带森林的典型植物能够在低磷的土壤环境中维持相对稳定的光合速率。通过该项研究，认为由于热带植物进化的适应机制，低磷对热带森林植物的光合能力的限制比预想的要小得多。不同植物的叶片磷组分的分配策略是其重要的对低磷环境的适应机制。

该研究成果于近日在英国生态学会期刊Functional Ecology上发表。

论文链接

https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2435.13252

图1.热带次生林5种木本植物叶片光合速率和比叶面积对氮磷添加的响应

表1.热带次生林5种木本植物叶片磷组分对氮磷添加的响应

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