硝化作用是氮素循環(huán)過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，它包括將銨態(tài)氮氧化成亞硝態(tài)氮的氨氧化過程和將亞硝態(tài)氮氧化成硝態(tài)氮的亞硝酸鹽氧化過程，參與這兩個過程的功能微生物分別是氨氧化微生物和亞硝化微生物。傳統(tǒng)的觀點認(rèn)為，酸性土壤的硝化活性很弱，這是由于在酸性條件下，氨氧化微生物氨單加氧酶（AMO）的底物—NH3含量非常低，而且分離得到的氨氧化細(xì)菌均不能在pH<5.5的條件下生長。然而最近的研究發(fā)現(xiàn)酸性土壤（pH小于3.0）的硝化活性與中性土壤相當(dāng)，甚至超過中性土壤。尤其是氨氧化古菌（AOA）的發(fā)現(xiàn)，被證實它能適應(yīng)酸性土壤中低濃度的NH3環(huán)境，且在酸性土壤氨氧化過程中起主導(dǎo)作用。

　　中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所姚槐應(yīng)研究組從硝化作用和硝化微生物研究的新技術(shù)、酸性土壤硝化作用的新機制以及硝化微生物純菌分離等方面，對酸性土壤的硝化作用及硝化微生物的最新進展進行了論述。15N同位素稀釋法能準(zhǔn)確量化土壤的總硝化作用速率，證實了在酸性土壤中存在高強度的硝化作用過程。氮氧雙標(biāo)和抑制劑法表明真菌是酸性土壤中異養(yǎng)硝化作用的主要功能微生物。氨氧化古菌適應(yīng)酸性土壤的機制主要包括：1）AOA具有pH自我平衡系統(tǒng)，能根據(jù)環(huán)境條件調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外的pH;2）AOA對NH3具有高親和力;3）有些AOA能直接以尿素為底物。

圖1酸性和中性土壤中底物濃度、硝化微生物活性和組成的差異

　　上述研究結(jié)果以“Nitrificationandnitrifiersinacidicsoils”為題發(fā)表于SoilBiochemistryandBiology（SoilBiochemistryandBiology,2018,116:290-301）。李雅穎助理研究員為第一作者，姚槐應(yīng)研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（41525002，41471206）和中國科學(xué)院先導(dǎo)專項（XDB15020301）等項目的支持。