探明了多年蔬菜連作對土壤氮素轉化功能的影響及其微生物作用機制，并提出相應調控措施，為蔬菜土氮素的調控提供強有力理論依據和技術支持

我國的蔬菜種植面積達?3?億畝，約占世界蔬菜種植面積的?35%，在農業生產中占重要地位。然而，蔬菜生產中普遍存在不合理施肥的現象，單位面積肥料施用量一般是其他主要農作物的數倍。大量化肥施用導致氮素在蔬菜和土壤中的殘留量高，一方面造成了蔬菜硝酸鹽含量超標和蔬菜品質下降，另一方面也造成了溫室氣體（N₂O）排放和?NO₃^?淋失等環境污染問題。由于蔬菜土壤種植強度高、化肥投入量大以及氮肥利用效率低，那么在這種長期種植蔬菜的土壤中，氮肥的轉化過程和功能是否與大田作物土壤不同？土壤微生物在這些過程中扮演了什么角色？它們的作用機制又是什么？類似問題還不清楚。針對這些問題，通過系統采集河流沖積物發育的種植年限不同的蔬菜土壤樣品，利用分子生物學技術分析了土壤硝化功能微生物種群多樣性、群落組成的變化與硝化作用的偶聯關系。結果發現，長期蔬菜連作顯著使得土壤中硝化細菌（AOB）優勢種群富集，土壤硝化能力增強。土壤?pH?值以及?Olsen-P?含量的變化是影響?AOB?群落結構的主要土壤因素。土壤中氨氧化古細菌（AOA）豐度明顯高于?AOB，平均為?AOB?豐度的?6?倍，但土壤硝化勢（PNF）與土壤中?AOB?豐度成顯著的正相關，而與?AOA?沒有顯著的相關性。

針對長期不合理高化肥投入量導致城郊區菜地土壤環境惡化的現狀，為探討氮肥減施對城郊區菜地土壤氮磷累積及蔬菜產量品質的影響，我們應用田間小區試驗，研究了長沙市郊?2?種不同菜地土壤中不同減氮處理：①氮肥減施?20%（80% N）；②施緩釋尿素并減氮?20%（80% N(CRU)）；③氮肥減施?20%?并添加脲酶抑制劑/硝化抑制劑（80% N+QD）；④氮肥減施?20%?并添加土壤調理劑（80% N+SC）的環境和農學效應。結果表明：與常規施肥處理相比，采用緩釋尿素減施?20%?化學氮肥（80% N+QD）有效降低了菜地土壤?Olsen-P?和?NO₃^?-N的含量，減少了其面源污染風險，但該法處理后的蔬菜可食部分容易累積硝酸鹽，也增加了食用風險。通過添加脲酶抑制劑/硝化抑制劑減施?20%?化學氮肥（80% N+QD），生育中期土壤?NH₄⁺-N?含量和蔬菜鮮樣產量分別增加了?69.2%?和?262.0%，對土壤?Olsen-P、NO₃^?-?N以及可食部分硝酸鹽含量影響不顯著；減施?20%?化學氮肥配以添加土壤調理劑（80% N+SC）在?2?種種植年限的菜地中效果欠穩定。兼顧經濟、食用風險、生態環境等效益，建議在高肥力菜地土壤中，氮肥減量與脲酶抑制劑、硝化抑制劑配合施用。

為進一步探明硝化抑制劑對氮素轉化過程及功能微生物的影響，我們選取長沙黃興鎮蔬菜基地?2?種蔬菜土，設置室內土壤培養試驗，設置單施尿素（CK）和尿素與硝化抑制劑雙氰胺配合施用（DCD）2?個處理，通過系統監測培養過程中土壤中?NH₄⁺-N、NO₃^?-?N含量變化以及土壤中氮素轉化功能微生物的響應發現，在培養過程中?DCD?處理使?2?個供試土壤的?NH₄⁺濃度穩定在較高水平，而?NO₃^?濃度則明顯低于對照。施用?DCD?導致土壤中硝化基因?amoA?豐度顯著減少，而對?16S?rRNA?和反硝化基因?nirK?豐度沒有產生明顯影響。因此，DCD?在菜地土壤中主要通過抑制氨氧化細菌的繁衍來抑制硝化作用。

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