生物炭基鉬質肥料提高菜心氮同化率

酸性土壤中的低鉬（Mo）生物利用率阻礙了蔬菜的氮同化率，在酸性土壤中提供可用的鉬是減少蔬菜中硝酸鹽積累的一個挑戰。由廣東省農業科學院研究所展開的一項課題研究了三種鉬的施用方法：包括生物炭基鉬質肥料（鉬-生物炭）、拌種劑和基施，以提高酸性土壤中鉬的生物利用率和菜心（Brassica parachinensis中國花椰菜）的氮同化。

結果表明，從土壤可利用的鉬、植物的鉬吸收和鉬值來看，鉬-生物炭在菜心的生長過程中不斷地、充分地提供鉬營養。鉬供應的改善是由於酸性土壤的緩解（pH值從5.10到6.99）和生物炭上吸附的鉬的緩慢釋放。鉬-生物炭使硝酸鹽還原酶（NR）的活性提高了238.6%，谷氨酸脫氫酶的活性提高了27.5%，表明氮同化率的限速步驟得到加強，特別是硝酸鹽還原和氨基酸合成。

含鉬的NR的增加可直接歸因於菜心中鉬的高含量。與對照組相比，由於NR增加引起的硝酸鹽減少，硝酸鹽含量下降了42.9%。此外，鉬-生物炭對蔬菜的生長有好處。相反，由於鉬在土壤中的生物利用率低，拌種劑和基施阻礙了NO₃到NH⁴⁺的轉化，導致蔬菜中的硝酸鹽含量高。結果表明鉬-生物炭可以緩慢釋放鉬，是緩解酸性土壤中種植的蔬菜高硝酸鹽積累的有效策略。

通過蔬菜攝入大量的硝酸鹽對人類健康有負面影響，硝酸鹽的代謝物會增加胃癌、嬰兒高鐵血症甚至致畸的風險，而人體攝入的的硝酸鹽約有80%來自蔬菜。蔬菜中硝酸鹽的積累與硝酸鹽同化受阻密切相關，這也導致了蔬菜中可用氮的缺乏。因此，在蔬菜生長期間確保硝酸鹽的不間斷同化是至關重要的。

在蔬菜中，NO₃^-通過硝酸鹽還原酶（NR）催化還原為NO₂，然後通過亞硝酸鹽還原酶（NiR）還原為亞硝酸銨。NR是一種可溶性的含Mo輔助因數的黃素蛋白，是氮同化的最關鍵的酶，這就是為什麼在植物中鉬的缺乏往往會引起氮缺乏。

在酸性土壤中，蔬菜經常會發生NR缺乏，由於鉬與Fe-Al的結合，鉬的生物利用率很低。全球大約70%的可耕地是酸性的。在中國，多達400萬公頃的耕地患有缺鉬症。因此，硝酸鹽很容易在蔬菜中積累，導致缺鉬地區的健康風險很大。

提供生物炭基鉬質肥料是增加酶的合成，從而減少硝酸鹽積累的一個重要途徑。然而，鉬肥很少被應用。持續提供可用的鉬肥是減少蔬菜中硝酸鹽積累的一個挑戰。鉬和有機物的結合可以防止鉬流失，提高鉬肥的使用效率。菜心是中國種植面積、產量和消費量最大的蔬菜之一。

（圖片來源: Yongdong Huang/Chemosphere）

研究證實了鉬-生物炭在減少硝酸鹽積累和增加酸性土壤中蔬菜的氮同化方面的有效性。鉬-生物炭通過中和環境和緩慢釋放保證了酸性土壤中充足的鉬供應。因此，B. parachinensis在整個生長過程中對鉬的吸收率仍然很高，生物炭基鉬質肥料的利用效率也大幅提高。

鉬-生物炭對含鉬NR活性和GDH活性的促進是同化氮的主要途徑。氮同化率的增強促進了氮的吸收，提高了氮肥的使用效率，改善酸性退化的土壤，有利於菜心的生長，提高了產量和品質。鉬-生物炭可以成為緩解酸性土壤中種植的蔬菜的高硝酸鹽積累的有效策略。

這項題為“Biochar-based molybdenum slow-release fertilizer enhances nitrogen assimilation in Chinese flowering cabbage (Brassica parachinensis)”的研究已發表在《Chemosphere》（2022）雜誌上。該研究由廣東省農業科學院研究所的Yongdong Huang，Yongjian Chen，Dian Wen和Peihua Zhao等人展開。

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