柳树叶片中的水杨酸盐：调控牛尿素代谢，减少土壤氨与氧化亚氮排放的绿色方案

畜牧业中，反刍动物排放的氨（NH3）和氧化亚氮（N2O）对环境影响巨大。研究人员以柳树叶片为对象，探究其对牛氮和尿素代谢及相关排放的影响。结果显示，柳树叶片可降低 NH3和 N2O 排放，为畜牧业减排提供新途径。

　　在广袤的草原上，牛羊等反刍动物欢快地吃着牧草，看似和谐的画面背后，却隐藏着一个严峻的环境问题。农业领域是气态氮（N）化合物的主要排放源，其中畜牧业的贡献不容小觑。氨（NH₃）排放会加剧土壤酸化、生态系统富营养化和物种群落改变；氧化亚氮（N₂O）作为强效温室气体和主要的臭氧消耗物质，其在大气中的寿命约 150 年，对全球气候和环境产生深远影响。而放牧牲畜的粪便排泄，几乎占了农业人为氮排放的 26%，每年排放大量的 NH₃–N 和 N₂O-N，这一问题严重威胁着生态环境的平衡。

为了解决这一棘手的问题，德国农场动物生物学研究所（FBN）的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们将目光聚焦在柳树叶片上，这种叶片不仅是牛羊的营养饲料补充剂，还富含水杨酸盐和单宁等生物活性化合物。研究人员推测，柳树叶片或许能通过调节牛的尿液成分，减少 NH₃和 N₂O 排放，于是展开了深入研究。

研究结果表明，虽然添加柳树叶片的日粮会使尿素周转率和氮消化率有所下降，但对微生物蛋白质合成或生长速率并无影响。食用柳树叶片的牛，尿液中尿素减少，而马尿酸、酚酸和水杨酸盐浓度增加，这主要抑制了土壤中与 N₂O 释放相关的细菌反硝化过程，使 NH₃和 N₂O 排放分别降低了 14% 和 81%。这一成果意义非凡，若将柳树叶片应用于牧场牛的饲养，每年可减少大量尿液衍生的 NH₃-N 和 N₂O-N 排放，为缓解畜牧业对环境的氮污染提供了新的方向和可能，该研究成果发表在《Agriculture, Ecosystems 》。

在研究方法上，研究人员采用了多种关键技术。他们选用八头断奶的德国荷斯坦公牛犊，以交叉设计的方式，分别补充柳树叶片（SAL）或苜蓿干草（CON），在呼吸室中记录并分析其采食量、粪便和尿液排泄物中的总氮和氮代谢物。通过静脉注射¹³C 尿素示踪剂和一系列血液采样来测量尿素 - N 循环。同时，将牛尿和添加不同水杨酸盐的人工模拟尿与标准土壤一起培养，测量 NH₃、N₂O 以及氮和氧同位素特征。

下面来详细看看研究结果。在饲料摄入、甲烷和氮排泄方面，两组牛的日饮水量和饲料干物质（DM）摄入量相当，但 SAL 组牛的甲烷排放相对于代谢体重降低了 8%。SAL 组牛的粪便氮排泄量有增加趋势，氮平衡和氮的表观消化率（AD）则有所下降。在血浆氮代谢物、尿素流动和尿素循环方面，SAL 组牛血浆中尿囊素、肌酸和马尿酸浓度升高，尿酸和尿素浓度降低，¹³C 尿素周转率和尿素 - N 进入率（UER）降低，瘤胃液中氨含量减半。尿液组成上，SAL 组牛尿液中尿囊素氮、马尿酸氮浓度大幅增加，尿素氮浓度降低，酚酸和水杨酸浓度升高。在 N₂O 和 NH₃排放及土壤培养的同位素特征方面，用 SAL 组牛尿培养的土壤，NH₃-N 排放率降低 14%，N₂O-N 排放率降低 81%，且相关同位素特征也发生变化。

研究结论和讨论部分指出，柳树叶片富含生物活性化合物，虽其单宁含量较低未对瘤胃碳水化合物发酵产生重大影响，但降低了瘤胃氨浓度，减少了肝脏尿素合成。SAL 组牛尿液中尿素减少、马尿酸增加，虽马尿酸会影响氨排放，但水杨酸的存在最终减轻了尿液衍生的氨排放。马尿酸还强烈抑制土壤中 N₂O 的排放，掩盖了水杨酸盐增加 N₂O 排放的作用。此外，柳树叶片可能抑制土壤氮矿化过程，减少土壤 NO₃^?形成。该研究首次深入揭示了柳树叶片在减少牛尿氮排放方面的作用机制，为降低畜牧业环境氮负荷提供了重要依据，但仍需进一步研究其对不同放牧条件下的影响，以及其他植物次生代谢物在减少氮排放方面的潜力。