微生物硝化抑制剂:通过窄化植物生态位宽度提升高寒草原生产力的新策略

【字体: 时间:2025年04月26日 来源:Biology and Fertility of Soils 5.1

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  在草原退化时,植物与微生物会竞争减少的氮(N)资源,微生物硝化作用增强。为探究抑制微生物硝化作用的影响,研究人员在温室开展研究。结果发现硝化抑制剂(NI)能抑制硝化、增铵、窄化植物 N 利用生态位宽度、提升植物生物量,为恢复退化草原提供新策略。

  有研究报道,在草原退化过程中,植物和微生物会竞争日益减少的氮(N)资源,此时微生物的硝化作用会增强。然而,抑制微生物硝化作用是否会改变这种竞争关系,进而影响草原生产力,目前尚不清楚。在本研究中,研究人员在温室中,针对不同土壤氮水平,探究了施加硝化抑制剂(NI)后,植物和微生物在氮获取策略、生态位宽度以及竞争力方面的变化情况 。研究运用了15N 标记技术,以铵盐、硝酸盐和甘氨酸来量化氮吸收量。
在低氮(总氮为 1.3g/kg)土壤中,NI 显著(P≤0.02)降低了微生物硝化菌的氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)基因丰度;在高氮(1.8g/kg)土壤中,NI 显著降低了 AOB 的丰度,这证实了 NI 抑制硝化作用的效果。同时,NI 还显著(P<0.01)提高了土壤铵含量,在低氮和高氮土壤中分别提升了 25.50% 和 10.43%。此外,无论是在低氮还是高氮土壤中,NI 都使植物在氮利用方面的生态位宽度变窄,促使植物更多地吸收铵态氮。最终,NI 显著(P≤0.04)增加了植物生物量,在低氮和高氮土壤中分别提高了 10.02% 和 10.16%。相比之下,在低氮土壤中,NI 降低了微生物与植物竞争铵态氮的能力,导致微生物生物量显著(P<0.01)下降 23.41%;而在高氮土壤中,微生物生物量没有明显变化 。

总体而言,这项研究揭示了施加 NI 可通过促使植物更多地利用铵态氮、缩小植物生态位宽度,进而提高草原生产力,这为在不额外输入氮素的情况下恢复退化草原提供了一种可行的策略。

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