长期有机耕作通过增强 nasA 型硝酸盐同化细菌丰度及共现性抑制硝酸盐淋溶

针对农田 NO3?淋溶问题，研究人员对有机（ORG）、综合（INT）和常规（CON）系统中 nasA 型硝酸盐同化细菌（NAB）开展研究。发现 ORG 中 nasA 基因丰度更高，群落结构改变，该结果为减少硝酸盐淋溶提供理论依据。

　　在农业生产的广袤版图中，土壤硝酸盐（NO₃^?）淋溶如同潜伏的 “生态杀手”，不仅造成氮素流失，还会引发水体富营养化等环境危机，威胁人类健康。传统农业过度依赖化肥，加剧了土壤健康恶化与硝酸盐积累的困境。如何在保障作物产量的同时，遏制硝酸盐淋溶的危害，成为农业可持续发展亟待破解的难题。

为探寻有效的解决路径，中国农业大学的研究人员以一项始于 2002 年的长期田间试验为依托，聚焦有机耕作系统中参与硝酸盐同化过程的微生物机制展开研究。相关成果发表在《Applied Soil Ecology》，为农业生态保护提供了重要的理论支撑。

研究人员主要采用了定量实时荧光定量 PCR（qPCR）和 Pacbio 高通量测序两项关键技术。试验选取了有机（ORG）、综合（INT）和常规（CON）三种耕作系统，在两个蔬菜生长季采集土壤样本，对 nasA 型硝酸盐同化细菌（NAB）的丰度、群落结构及其与环境因子的关联进行分析。

不同耕作系统下 nasA 基因丰度差异

通过巢式 qPCR 技术检测发现，耕作系统对 nasA 基因丰度影响显著。有机系统（ORG）中 nasA 基因丰度均值（8.64×10⁷至 1.86×10⁹）显著高于综合系统（INT）和常规系统（CON），而后两者之间无明显差异。这表明有机耕作能有效提升 nasA 型硝酸盐同化细菌的数量，增强硝酸盐同化能力。

有机系统中 nasA 基因细菌群落结构特征

Pacbio 高通量测序分析显示，有机系统中 nasA 基因细菌群落结构发生明显改变。慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）作为重要的固氮属，在有机系统所有采样中均为优势菌属，相对丰度最高。这提示该菌属在有机系统的硝酸盐同化过程中可能发挥关键作用。

群落结构与环境因子的关联

冗余分析（RDA）表明，有机系统中 nasA 型硝酸盐同化细菌群落主要受土壤有效磷和有效钾影响，而非氮素相关因子。这揭示了有机耕作通过调节土壤养分状况，塑造特定微生物群落结构的内在机制。

研究表明，二十年以上的有机耕作系统可显著提高参与硝酸盐同化的 nasA 基因丰度，形成独特的细菌群落结构，并增强 nasA 型硝酸盐同化细菌间的相互关联，其中慢生根瘤菌属的主导作用尤为突出。群落结构与土壤有效磷、有效钾的紧密关联，为通过调控土壤养分管理优化微生物功能提供了新方向。

这项研究突破性地揭示了有机耕作抑制硝酸盐淋溶的微生物机制，证实了 nasA 型硝酸盐同化细菌在减少土壤硝酸盐积累中的重要价值。其成果不仅深化了对农田土壤硝酸盐同化过程的认知，更为农业生产中通过微生物调控减少环境污染、推动可持续农业发展提供了科学依据，为破解农业生态困境开辟了新的技术路径。