模拟根系分泌物输入对森林土壤氮转化的影响研究综述

蔡银美，张成富，赵庆霞，李昕颖，何腾兵,

（1. 贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025；2. 贵州大学 新农村发展研究院，贵州 贵阳 550025）

氮素是植物生长过程中需求量最大的矿质营养元素。全球气候变化下，气温升高、二氧化碳(CO2)增加提高了植物碳同化速率[1−2]，进一步加剧了植物对氮的需求。森林生态系统中90%的氮素都存在于土壤中，但大多数氮素不能直接被植物吸收利用。因此，如何加速氮素转化，提高氮素利用效率已成为亟待解决的问题。研究表明：植物可以通过根系分泌物的输入刺激土壤有机质的微生物分解来加速氮素循环，影响根际氮动态[3]。土壤氮转化主要包括固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用4个过程，以上过程均由微生物驱动[4]。氮气(N2)分子三键的强稳定性导致不能被大多数生物直接利用，只能通过原核生物(细菌或古菌)的固氮作用，将N2还原为铵离子(NH4+)。NH4+也容易被土壤微生物氧化，发生硝化作用，即主要由氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)催化完成的氨氧化过程和亚硝酸盐氧化细菌和完全氨氧化微生物催化完成的亚硝酸盐氧化过程[5−6]。其中，亚硝化作用被认为是全球氮循环的中心环节，然而，氨氧化细菌和氨氧化古菌的固氮作用主要局限于海洋和淡水沉积物[7]，对森林固氮作用有限。有研究表明：在气温升高和CO2增加的条件下，植物会通过改变自身的地下根系分泌物的输入速率和组分控制根际界面的生物和非生物过程，加速氮素矿化，缓解植物快速生长的养分限制[8−11]。……