生物炭基钼质肥料提高菜心氮同化率

酸性土壤中的低钼（Mo）生物利用率阻碍了蔬菜的氮同化率，在酸性土壤中提供可用的钼是减少蔬菜中硝酸盐积累的一个挑战。由广东省农业科学院研究所展开的一项课题研究了三种钼的施用方法：包括生物炭基钼质肥料（钼-生物炭）、拌种剂和基施，以提高酸性土壤中钼的生物利用率和菜心（Brassica parachinensis中国花椰菜）的氮同化。

结果表明，从土壤可利用的钼、植物的钼吸收和钼值来看，钼-生物炭在菜心的生长过程中不断地、充分地提供钼营养。钼供应的改善是由于酸性土壤的缓解（pH值从5.10到6.99）和生物炭上吸附的钼的缓慢释放。钼-生物炭使硝酸盐还原酶（NR）的活性提高了238.6%，谷氨酸脱氢酶的活性提高了27.5%，表明氮同化率的限速步骤得到加强，特别是硝酸盐还原和氨基酸合成。

含钼的NR的增加可直接归因于菜心中钼的高含量。与对照组相比，由于NR增加引起的硝酸盐减少，硝酸盐含量下降了42.9%。此外，钼-生物炭对蔬菜的生长有好处。相反，由于钼在土壤中的生物利用率低，拌种剂和基施阻碍了NO₃到NH⁴⁺的转化，导致蔬菜中的硝酸盐含量高。结果表明钼-生物炭可以缓慢释放钼，是缓解酸性土壤中种植的蔬菜高硝酸盐积累的有效策略。

通过蔬菜摄入大量的硝酸盐对人类健康有负面影响，硝酸盐的代谢物会增加胃癌、婴儿高铁血症甚至致畸的风险，而人体摄入的的硝酸盐约有80%来自蔬菜。蔬菜中硝酸盐的积累与硝酸盐同化受阻密切相关，这也导致了蔬菜中可用氮的缺乏。因此，在蔬菜生长期间确保硝酸盐的不间断同化是至关重要的。

在蔬菜中，NO₃^-通过硝酸盐还原酶（NR）催化还原为NO₂，然后通过亚硝酸盐还原酶（NiR）还原为亚硝酸铵。NR是一种可溶性的含Mo辅助因子的黄素蛋白，是氮同化的最关键的酶，这就是为什么在植物中钼的缺乏往往会引起氮缺乏。

在酸性土壤中，蔬菜经常会发生NR缺乏，由于钼与Fe-Al的结合，钼的生物利用率很低。全球大约70%的可耕地是酸性的。在中国，多达400万公顷的耕地患有缺钼症。因此，硝酸盐很容易在蔬菜中积累，导致缺钼地区的健康风险很大。

提供生物炭基钼质肥料是增加酶的合成，从而减少硝酸盐积累的一个重要途径。然而，钼肥很少被应用。持续提供可用的钼肥是减少蔬菜中硝酸盐积累的一个挑战。钼和有机物的结合可以防止钼流失，提高钼肥的使用效率。菜心是中国种植面积、产量和消费量最大的蔬菜之一。

（图片来源: Yongdong Huang/Chemosphere）

研究证实了钼-生物炭在减少硝酸盐积累和增加酸性土壤中蔬菜的氮同化方面的有效性。钼-生物炭通过中和环境和缓慢释放保证了酸性土壤中充足的钼供应。因此，B. parachinensis在整个生长过程中对钼的吸收率仍然很高，生物炭基钼质肥料的利用效率也大幅提高。

钼-生物炭对含钼NR活性和GDH活性的促进是同化氮的主要途径。氮同化率的增强促进了氮的吸收，提高了氮肥的使用效率，改善酸性退化的土壤，有利于菜心的生长，提高了产量和质量。钼-生物炭可以成为缓解酸性土壤中种植的蔬菜的高硝酸盐积累的有效策略。

这项题为“Biochar-based molybdenum slow-release fertilizer enhances nitrogen assimilation in Chinese flowering cabbage (Brassica parachinensis)”的研究已发表在《Chemosphere》（2022）杂志上。该研究由广东省农业科学院研究所的Yongdong Huang，Yongjian Chen，Dian Wen和Peihua Zhao等人展开。

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