摘要：地里的氮肥，可能一半都白施了！每年农民伯伯撒下的氮肥，近 50% 没被庄稼吸收 —— 要么随雨水流进河里，把清水泡成 “绿汤”（水体富营养化）；要么变成笑气（强温室气体，吸热能力是 CO₂的 298 倍）飘上天。既浪费钱，又污染环境，这成了农业可持续发展的 “

地里的氮肥，可能一半都白施了！每年农民伯伯撒下的氮肥，近 50% 没被庄稼吸收 —— 要么随雨水流进河里，把清水泡成 “绿汤”（水体富营养化）；要么变成笑气（强温室气体，吸热能力是 CO₂的 298 倍）飘上天。既浪费钱，又污染环境，这成了农业可持续发展的 “老大难”。不过，中国农业大学等团队的最新研究，给这个难题找到了 “微生物解法”！他们的成果发表在植物学领域权威期刊《New Phytologist》（影响因子 9.4）上，首次揭开了土壤里的 “隐形帮手”—— 丛枝菌根真菌（AMF），如何联合细菌给土壤装 “氮保险箱”，把易流失的氮肥牢牢锁住。

丛枝菌根菌有保肥作用

咱们先搞懂一个关键：氮肥为啥留不住？
氮肥施到土壤后，大部分会变成硝酸盐（NO₃⁻） —— 这东西像个 “调皮的孩子”：雨水一冲就渗进地下，污染地下水；或者被微生物 “拆成” 氮气、笑气，飘到空中。传统解决办法比如 “硝化抑制剂”，效果有限还可能有残留，不是长久之计。

而土壤里藏着一种 “天然盟友”——丛枝菌根真菌（AMF） 。它能和玉米、小麦等作物的根系 “交朋友”：真菌长出自家的 “菌丝”（像细细的丝线），帮植物吸收磷、氮等养分；植物则给真菌提供 “食物”（碳水化合物）。但过去几十年，没人知道 AMF 还能管 “氮肥流失” 的事。

这项研究的意义，就是首次打通了 “AMF - 微生物 - 氮转化” 的链条：让 AMF 从 “养分搬运工”，变身为 “氮流失守护者”，为绿色农业找到新方向。

研究开始前，团队带着 3 个关键疑问：

为了摸清 AMF 的 “套路”，团队设计了一套 “微观实验室”，把复杂的土壤过程拆解开：

团队做了个 “双室装置”：一边是 “根室”（种玉米，让 AMF 和根系共生），另一边是 “菌丝室”（只有菌丝能进去，根系进不来）。这样就能排除根系干扰，单独看菌丝的 “功劳”。

他们给 “菌丝室” 里的土壤，施了带¹⁵N 标记的硝酸盐（相当于给氮原子贴了 “二维码”）。48 小时后检测：如果 ¹⁵N 出现在铵态氮里，就说明硝酸盐真的被转化了。

用 “宏基因组测序” 扫描土壤里的微生物基因，找能 “转化氮” 的基因（比如 nirB 基因，能把亚硝酸盐变铵态氮）。还从土壤里分离出一种叫Paenibacillus（芽孢杆菌） 的细菌，专门测试它和 AMF 的互动。

用微传感器测菌丝表面的氧气浓度 —— 毕竟很多氮转化微生物 “怕氧气”，如果 AMF 能降低氧气，就能给它们创造 “舒适区”。

经过一系列实验，团队发现了 AMF 的 “硬核操作”：

对比普通土壤（无 AMF），有 AMF 的菌丝际土壤里：

团队分离出的 Paenibacillus sp. DP01 细菌，自带 “氮转化神器”——nirB 基因，能高效把亚硝酸盐变铵态氮。更绝的是：
AMF 的菌丝分泌物，能让这种细菌的氨化效率提高 3 倍，还能促进细菌形成 “生物膜”（像给细菌搭了个 “堡垒”），牢牢附在菌丝上，“组队” 干活。

AMF 菌丝会 “消耗” 周围的氧气，让菌丝表面的氧气浓度比普通土壤低 10%-15%。这种轻微缺氧环境，正好适合芽孢杆菌进行氨化作用 —— 相当于 AMF 给细菌 “定制” 了工作间。

未来可以把 AMF 和芽孢杆菌做成 “菌剂”，农民播种时拌在种子上，或者施到田里。这样土壤里的 “氮保险箱” 就生效了 —— 预计能减少 20%-30% 的氮肥用量，还能让庄稼多吸氮，亩产能提 5%-10%。

对于有机农业来说，这种 “靠微生物保肥” 的办法，不用化学抑制剂，更环保。比如种蔬菜、水果时用，既能减少农药残留，又能让口感更好。

如果全国农田都用这种技术，每年能减少几百万吨硝酸盐流失，河流里的 “水华” 会少很多，笑气排放也能降 15% 以上，对气候变化也有帮助。

从实验室里的微观发现，到田埂上的实际应用，这项研究让我们看到：原来土壤里的真菌和细菌，不是 “各自为战”，而是能 “组队” 解决农业难题。

未来，随着更多 “微生物搭档” 被发现，咱们或许真能实现 “少施肥、多增产、护环境” 的目标 —— 让农民省钱，让土地肥沃，让河水变清。这，就是中国科学家给农业可持续发展交出的 “微生物答卷”！

来源：农科最前线一点号