硝化抑制作用机理研究进展_武志杰

收稿日期:2008-03-10基金项目:国家科技支撑计划重点项目(2006BAD10B01)作者简介:武志杰(1962-),男,研究员,主要研究方向为土壤植物营养与新型肥料,农业生态工程与农产品清洁生产。硝化抑制作用机理研究进展武志杰1,史云峰1,2,陈利军1(1.中国科学院沈阳应用生态研究所,辽宁沈阳110016;2.中国科学院研究生院,北京100039)摘要:总结了氨氧化细菌(AOB)和氨单加氧酶(AMO)的特性及氨(NH3)的催化氧化过程,综述了烷烃、烯烃、炔烃、芳烃、含硫(S)化合物、氮(N)杂环化合物和双氰胺(DCD)的硝化抑制作用机理。关键词:氨氧化菌;氨单加氧酶;硝化作用;硝化抑制剂;作用机理中图分类号:S143.16文献标识码:A文章编号:0564-3945(2008)04-0962-09Vol.39,No.4Aug.,2008土壤通报ChineseJournalofSoilScience第39卷第4期2008年8月硝化作用是氮(N)素生物地球化学循环中非常重要的一个环节,也是废水生物脱N的第一个步骤[1]。硝化作用分为两个阶段,即亚硝化(氨氧化)和硝化(亚硝酸氧化),分别由两类化能自养微生物完成:氨氧化细菌(Ammonia-oxidizingbacteria,AOB)完成氨(NH3)的氧化过程,硝化细菌(Nitrite-oxidizingbacteria,NOB)完成亚硝酸氧化过程。生物圈中各个生态系统的N素循环一般通过生物固N,以NH3的形式输入氮素;经过同化、氨化、硝化、异化性硝酸盐还原等生物转化作用及其相伴的迁移运动,最终借助反硝化作用,以氮气的形式输出N素。因此,硝化作用在促进生态系统的N循环、缓解环境压力、保持生态环境健康稳定中发挥着巨大作用。但是,硝化作用形成的硝态氮极易遭淋失而污染水体,反硝化作用可引起N的气态损失而污染大气并引起温室效应,这对环境健康和N素经济利用是不利的。因此硝化作用是一把双刃剑,对于其积极的方面,应该合理开发和利用;对其消极方面,应设法加以控制。硝化抑制剂是指能抑制AOB活性,从而抑制NH3氧化为亚硝酸盐的有机或无机化合物[2]。硝化抑制剂与肥料同时施入土壤主要有三个方面的作用[3]:减少N肥的淋溶和反硝化作用损失,提高N肥的利用率;调整N肥的供应量、供应形式和供应时间;从植物病理学的角度考虑,减少高浓度的硝酸