近日，河南农业大学张学林教授团队在环境科学领域Top期刊《Science of The Total Environment》发表了题为“Arbuscular mycorrhizal fungi reduce soil N2O emissions by altering root traits and soil denitrifier community composition”的研究论文，在丛枝菌根真菌调控不同氮肥类型条件下土壤氮循环和氧化亚氮（N2O）排放方面取得新进展。
N2O是一种强效温室气体，其全球增温潜势是二氧化碳（CO2）的300倍左右，对平流层臭氧具有强破坏性。包括玉米在内的大多数植物与丛枝菌根真菌（AMF）建立共生关系，AMF接收寄主植物的光合产物并为其寄主提供土壤矿物质营养。植物根系及其相关微生物，特别是AMF，与土壤硝化菌和反硝化菌竞争氮底物，可能抑制N2O的排放。然而，对其潜在的微生物机制尤其是在不同氮肥类型投入的农田生态系统中仍知之甚少。
本研究发现，AMF通过调控玉米根系性状和土壤反硝化功能微生物群落组成，促进玉米根系对土壤氮素的吸收，从而降低N2O排放，其中铵态氮肥条件下降低的量更大。N2O排放通量与反硝化关键功能微生物属水平nosZ-Azospirillum、Cupriavidus和Rhodopseudomonas呈显著正相关，与nirS-Bradyrhizobium和Rubrivivax呈显著负相关。AMF降低N2O排放主要是降低了（nirK+nirS）/nosZ比率，其中铵态氮肥条件下主要增加了nirS-Bradyrhizobium和Rubrivivax，而铵态氮肥和硝态氮肥条件下主要降低了nosZ-Azospirillum、Cupriavidus和Rhodopseudomonas的相对丰度。随机森林模型表明，根系长度和表面积是N2O排放的最重要预测因子。这些结果表明，AMF通过增加玉米根系长度以获取更多的土壤养分同时改变土壤反硝化功能菌的群落组成来减少N2O排放。因此，未来氮输入情景下，有效管理与根际微生物组相互作用的氮肥形式可能有助于减少N2O的排放。
该研究成果主要由我院玉米栽培团队、福建农林大学和河南农业大学烟草学院合作完成。我院硕士研究生何堂庆（现在南京农业大学攻读博士学位）、杨硕、杜嘉琪和福建农林大学林蔚博士为本文共同第一作者。张学林教授和烟草学院张小全教授为共同通讯作者。印度德里大学的Bhoopander Giri教授和美国西佛罗里达大学的Frank S. Gilliam教授也参与了此项研究。该研究得到国家自然科学基金项目（No.32371633）、河南省自然科学基金（No.182300410013）、河南农业大学科技创新基金（No.30500712）和国家重点研发计划（No.2018YFD0200605）等联合资助。
