文章信息
期刊：Soil Biology & Biochemistry题目：Unveiling ammonium concentration ranges that determine competition for mineral nitrogen among soil nitrogen transformation sunder increased carbon availability
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109495
通讯作者：程谊教授（南京师范大学）
研究背景
全球约有 50% 的农用氮肥流失到环境中，造成水和空气污染以及臭氧层破坏。土壤氮转化过程决定了氮的化学形态和各种氮形态的含量，从而控制了氮肥的去向和损失量。因此，全面了解土壤氮转化对氮肥的响应对于制定有效的管理策略以提高土壤氮保持能力和最大限度地减少土壤氮损失至关重要。
研究方法
该研究利用乙炔抑制的15N示踪技术，确定了肥料中铵浓度的三个范围（I：14-16、II：46-59和III：90-115mgNkg-1，具体取决于添加的有机物类型），这决定了农业土壤中碳供应增加的情况下氮转化过程对矿物氮的竞争。作者假设：（1）在低铵浓度下添加有机物时，硝酸盐同化过程将主导土壤矿物质氮的转化，主要是因为土壤微生物在碳有效性增强的情况下依靠硝酸盐同化来维持生长（图1）；（2）在中等铵浓度下添加有机物时，硝化作用和铵同化过程将激烈竞争铵，后者胜过前者，而由于微生物对铵的偏好，硝酸盐同化将急剧下降（图1）；（3）当在高铵浓度下添加有机物时，硝化过程将主导土壤中的矿物质氮转化，因为足够量的铵底物将减轻铵对硝化和铵同化的限制（图1）。如果这种关系有效，将大大提高我们预测在高碳利用率下施用铵对总氮转化的响应的能力。
图1.(A)秸秆还田条件下N转化率概念图；(B)秸秆还田条件下N转化率对施用铵态氮响应的假设
研究结果
铵浓度的增加导致有机改良剂添加处理从硝酸盐同化主导（<I）转变为铵同化和硝化均占主导地位（I-II），再转变为硝化主导（II-III），最后转变为硝化主导（>III）。
结构方程模型表明，铵添加通过增强硝化和铵同化来抑制土壤硝酸盐同化，从而导致这种转变。因此，随着有机改良剂的添加，硝化与铵同化和总氮同化（硝酸盐同化+铵同化）的比率随着铵浓度的升高而显著增加，表明氮保留能力降低，氮损失的潜在风险更高。
总体而言，该研究全面展示了同时进行的总氮转化过程如何相互作用以响应铵形成肥料的施用来争夺矿物氮，并表明硝化和铵同化随着铵浓度的增加而削弱有机改良剂对硝酸盐同化的刺激作用。
图2.碳和氮转化率与铵浓度之间的相关性
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/6_6-6R9Ra_NkP3MgUzwDkQ