挪威生命科学大学提出利用细菌减少氧化亚氮排放方法

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关键词：

来源：

Nature

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来源地址：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07464-3

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2024-05-29

摘要：

2024年5月29日，挪威生命科学大学Wilfried Winiwarter与Lars R. Bakken团队在Nature发表题为“Unlocking bacterial potential to reduce farmland N2O emissions”的研究论文，研究提出了一种创新技术，通过利用有机废物作为基质和载体，筛选出能在土壤中生长的N2O呼吸细菌Cloacibacterium sp. CB-01，以减少农田土壤中N2O（一种温室气体）的排放。研究发现，使用CB-01处理的生物气体消化废渣作为肥料，可以显著降低N2O排放量，减少幅度达到50-95%，具体取决于土壤类型。CB-01的持久性和土壤中的稳定性是其减少N2O排放的关键因素，而非其生物动力学参数。通过在欧洲范围内推广这项技术，预计可以减少5-20%的人造N2O排放，如果考虑其他有机废物，减排量可能更大。研究还回顾了氮肥对农业生产的历史性贡献，并指出过量使用氮肥导致的氮气损失对环境造成了负面影响，包括温室气体N2O的排放。为了减少这些排放，研究提出了改善农业生态系统氮利用效率的方法，并通过政策工具和新兴技术来实现。此外，通过增强土壤微生物群落中N2O还原酶NosZ的活性，可以进一步降低N2O排放。CB-01作为一种非反硝化N2O呼吸细菌（NNRB），在缺氧条件下能有效减少N2O。实验室和田间实验表明，CB-01在土壤中的生存能力和对N2O排放的减少效果具有持久性。通过量化PCR技术监测CB-01在土壤中的丰度，发现其数量在土壤中能够持续较长时间，尽管随时间逐渐下降。最后，研究探讨了在不同土壤和环境条件下CB-01对N2O排放的影响，发现即使在pH值较低的酸性土壤中，CB-01也能显著减少N2O排放，这归因于消化废渣提高了土壤pH值。这些发现为农业土壤中N2O排放的生物工程提供了新的视角，并为未来减少全球N2O排放提供了潜在的解决方案。