刘 涛，张 萱，沈阿林，苏 瑶*

    (1 浙江农林大学环境与资源学院，浙江杭州 311300；2 浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所，浙江杭州 310021；3 浙江环能环境技术有限公司，浙江杭州 310012)

    氮肥施用为作物增产做出了巨大贡献，但其过量施用及其不合理的管理措施也造成了较大程度的氮肥浪费和一系列环境问题，如土壤酸化、面源污染和温室效应加剧等。据统计，2021 年我国农用化肥施用量(折纯)为5403.59 万t，其中氮肥施用量为1745.3 万t[1]，但肥料利用率偏低。目前，我国三大粮食作物(水稻、玉米和小麦)氮肥当季平均利用率仅为32%～35%[2]。优化施肥管理、提高作物氮素利用率和降低氮素环境污染成为当前我国农业绿色健康可持续发展的重要需求。

    土壤反硝化过程是土壤氮循环中的重要环节，指在硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶和氧化亚氮还原酶作用下将硝态氮(NO3-)依次还原为亚硝态氮(NO2-)、一氧化氮(NO)、氧化亚氮(N2O)和氮气(N2)的过程。由于土壤反硝化过程将土壤氮素最终转化为N2O 和N2释放至大气，被认为是农业生态系统中氮素损失的重要环节之一。据统计，由土壤生物反硝化途径造成的农业生态系统氮肥损失率最高可达35.0%～52.0%[3]。另外，反硝化过程的中间产物N2O，还是造成全球变暖的重要温室气体之一，其增温潜势可达CO2的298 倍。Antonio等[4]采用15N 稳定同位素示踪技术发现，添加硝酸钾氮肥后土壤N2O 的排放有84% 以上来自反硝化作用。因此，有效调控土壤反硝化过程对于减少农业生态系统氮素损失和N2O 排放具有重要意义。

    土壤反硝化的限制因子主要包括土壤氧气含量、碳氮含量、土壤 pH、温度和土壤反硝化微生物种群的组成、丰度和活性等[5]。由于土壤反硝化过程多发生于兼氧或氧气有效性受限的条件，过去大部分有关农业生态系统中土壤反硝化的研究多聚焦于水田。实际上，土壤反硝化过程同样广泛发生于旱地土壤，尤其是秸秆还田后的土壤。一方面，还田秸秆碳经转化形成土壤活性有机碳组分，可为土壤反硝化微生物提供碳源；另一方面，秸秆腐解过程消耗氧气也为反硝化过程创造了有利条件。有研究表明，长期秸秆还田下的稻-油轮作体系0—60 cm土层NO3--N 含量较不还田土壤显著减少，降幅最高可达62%，这部分NO3--N 的损失一方面来自土壤微生物对氮素的固定，另一方面则来自土壤反硝化过程引起的氮素损失，研究结果显示，还田处理组土壤反硝化微生物丰度较不还田处理增加了2.5～6.7倍[6-7] ......