生物硝化抑制剂的研究进展及其农业应用前景

氮肥的施用在保障作物高产中起着关键和不可替代的作用，但同时也加重了水体和大气污染。硝化作用是土壤氮循环的关键转化过程，与农田氮素损失与利用密切相关，因此，抑制硝化作用一直以来被认为是减少氮素污染的关键节点。过去人们经常施用双氰胺等化学品来抑制硝化作用。假如，植物自身能主动分泌一些化合物来抑制硝化作用，显然不仅能避免化学品的额外投入，而且有持久有效、天然绿色的增效控污的优点，是理想的氮素管理对策。最近，确实发现了一些植物的根系能产生和分泌抑制硝化作用的物质，被称为生物硝化抑制剂（BNIs），已成为国际研究热点。本文系统总结了国内外生物硝化抑制剂研究领域的重要进展，探讨了根系分泌生物硝化抑制剂的意义、物质种类和功能、分泌及作用机制，以及在提高氮肥利用率和减少环境污染方面的应用前景。为未来BNIs技术及产品的开发、提升农产品品质及推动现代农业绿色发展提供借鉴。

在自然生态系统中，BNIs可能是植物适应低氮环境的一种保氮生存机制。在高量氮投入的集约化农业中，BNIs同样能发挥一定作用，具有减少农田氮素流失和提高作物氮素利用的潜能（图1）。近年来已从高粱、湿身臂形草和水稻的根系分泌物中发现了5 种BNIs 物质，分别是对羟基苯丙酸甲酯、樱花素、高粱酮、臂形草内酯和1,9-癸二醇。其中，1,9-癸二醇是三大粮食作物中发现的首个BNIs，效果显著优于已在农牧业生产中普遍应用的双氰胺。