每日聚焦：如何通过施肥，实现粮食增产和应对气候变化协同增效

2023-02-04 10:02:56 来源：科普中国

民以食为天。农业乃国之根本。农民如何更有效地施肥？一方面提高粮食产量，用能实现缓解全球气候变暖，实现这两者的协同增效呢？近日，中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称中国绿发会，绿会）国际部从国际知名期刊获悉一文——《农民如何更有效地施肥》。中国绿发会国际部现将该文整理编译如下，供感兴趣的读者参考和了解。

（图源：CC0 Public Domain）

(资料图)

一氧化二氮是一种强大的温室气体。在100年的时间里，它的全球变暖潜力可能是二氧化碳的300倍。在全球范围内，超过一半的人为氮氧化物排放来自农业。因此，减少氮肥的使用和提高作物的氮素利用效率是气候保护的重要措施。

由维也纳大学维也纳代谢组学中心（VIME）领导的一个国际小组目前在《植物科学趋势》中提出一个新概念，通过该概念可以提高氮肥的效率，减少一氧化二氮的排放。

这些新研究的主要目标是，在多年研究的基础上，为农民提供一种更好的经济选择，他们可以使用作物植物衍生的生物抑制剂，而不是高污染的化肥。这项研究的一项重要任务是更好地了解复杂的根系-土壤微生物群落生态系统，并开发一个能够利用根系-土壤平衡进行可持续下一代农业的技术平台。维也纳大学领导的国际小组现在朝着这个方向迈出了重要一步。

土壤中的微生物产生温室气体

这项研究的背景是植物栽培过程中会产生被称为硝化作用的有害温室气体。土壤中的微生物将氮肥转化为氧化氮和其他物质。为了抵消这一点，在农业中使用硝化抑制剂，可以减缓氮肥的硝化作用。

政府间气候变化专门委员会（IPCC）建议将这些抑制剂作为缓解气候变化的手段，并已在农业中使用；但它们也有缺点，例如效率低、不可生物降解和对环境有毒。然而，也有天然存在的所谓生物硝化抑制剂（BNI）：例如，植物根系可以分泌具有类似效果的化合物，对土壤中的硝化微生物具有抑制作用。

寻找更有效的天然硝化抑制剂的新方法

在日本国际农业科学研究中心（JIRCAS）的参与下，维也纳代谢组学中心（VIME）现在提出了一种新的方法，可以更好地理解和使用硝化过程中的自然减速。

维也纳代谢组学中心主任、该研究的主要作者、系统生物学家和生态学家沃尔夫兰·韦克韦特（Wolfram Weckwerth），解释说“通过一种新的整体方法，我们正在揭开理解植物根系分泌物和土壤中硝化抑制化合物之间相互作用的新篇章。最重要的是，我们开发了更有效地进行这一过程的植物。理想情况下，这些作物不仅能提供我们的主食，而且还能显著改善现代农业中不利于气候的气体。”

阿林达姆·加塔克（Arindam Ghatak）也是维也纳大学的生态学家，也是该研究的主要作者之一。他补充道：“表征植物根系释放的物质，并解码与土壤生物的相互作用很重要。借助复杂的代谢组学分析平台，我们可以测试根系的信使物质，从而测试它们抑制或阻止硝化过程的潜力。这可以通过使用蛋白质组学和代谢组学等组学技术实现。”

原文参看：https://phys.org/news/2022-10-farmers-fertilize-efficiently.html

编译：Daisy

审核：Lucy

编辑：angel

关键词：代谢组学气候变化硝化抑制剂