本网讯 近日，学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室、长江经济带磷资源高效利用与水环境保护研究中心开展的有关秸秆还田调控氮肥化学形态与有效性作用机制的研究论文“Structural composition of immobilized fertilizer N associated with decomposed wheat straw residues using advanced nuclear magnetic resonance spectroscopy combined with 13C and 15N labeling”在国际高水平学术期刊Geoderma(中科院一区Top，IF =4.85)在线发表。该论文利用系列高级固态核磁共振和13C-15N同位素双标记技术，揭示了小麦秸秆腐解过程中对化学氮肥的固定效应及其化学机制，为秸秆还田条件下的氮肥的合理运筹提供了科学依据(https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115110)。
作物秸秆还田是提高土壤肥力、促进秸秆养分循环利用的有效措施。作物秸秆还田后若氮肥运筹不科学常导致作物季节性缺氮，这可能与作物秸秆还田后改变了氮肥形态和有效性有关。本试验利用13C-15N同位素双标记技术和15N CP/MAS、13C{15N} REDOR、2D 15N-13C HSQC等一系列高级固态核磁共振光谱技术，研究好气和淹水条件下小麦秸秆腐解过程中对化学肥料氮素的固定作用及其化学结构。研究发现，小麦秸秆腐解残余物固定的化学肥料氮主要以有机态氮的形式存在，且在好气培养条件下的小麦秸秆腐解残余物的固氮量要显著高于其在淹水条件下的固氮量(52% vs. 38%)。此外，淹水培养条件下的小麦秸秆残余物固定的化学肥料氮主要以带质子的酰胺氮的形态存在；而在好气条件下培养的小麦秸秆残余物固定的化学肥料氮则更加多样化，主要包括肽酰胺氮(54%)、N-甲基酰胺氮(22%)、胺氮(7%)、苯胺氮(5%)和杂环类氮(3%)。从化学稳定性角度分析，小麦秸秆在好气条件下腐解过程中所形成的固氮化合物中55%-80%为易矿化有机氮，可通过再矿化的方式释放出来供农作物吸收利用，进而延长化学肥料氮素在土壤中的有效停留时间，减少氮肥流失，提高作物氮素利用效率。该研究成果为秸秆还田后作物氮肥前移运筹提供直接有力证据。
该论文被主审编辑，国际知名专家德国慕尼黑工业大学(Technique University of Munich, Germany)Ingrid Kögel-Knabner教授向Geoderma主编荷兰瓦赫宁根大学Jan Willem van Groenigen教授推荐评选为四月份编辑推荐论文。Ingrid Kögel-Knabner教授认为 “这一独特工作为解析土壤中还田秸秆与化肥之间的相互作用及氮素循环提供了十分重要的证据，是一个多学科交叉的基础和应用研究范例。”
该文第一作者为我校生态学博士生陈曦，第一单位为安徽农业大学。该成果得到国家重点研发计划(2016YFD0200107和2016YFD0300801)、国家自然科学基金(41877099 和 31328020)、安徽省重大科技专项(18030701188)等项目支持。部分高级核磁共振图谱分析在我校生物技术中心高级固态核磁共振技术平台完成。
