土壤氢肥效应的微生物学机制

长期以来,豆科与非豆科作物间作、轮作因可以在减少氮肥施用的同时增加作物产量,是农田生态系统普遍采用的一项重要管理措施。当前,对这一管理方式减肥增效的解释主要集中在豆科对非豆科植物氮(N)磷(P)等养分供应的提高、土壤空间异质性增大导致的养分空间利用效率的提高以及土壤结构和抗病性的改善等方面。然而,这些现有理论还无法完全解释豆科与非豆科作物间作、轮作的增产效益。豆科植物根瘤固氮过程会释放大量副产物氢气(H_(2)),这些H_(2)可在豆科植物根瘤附近土壤中大量富集,但人们却很少在其土壤表面监测到H_(2)的流失。研究发现,根瘤固氮释放的H_(2)可被氢氧化细菌(HOB)迅速吸收利用(以H_(2)作为电子供体通过氧化还原反应同化固定CO_(2)合成细胞物质)并对植物生长产生促进作用。然而,人们至今对这种“氢肥效应”产生的生物学机理和生态学过程仍不清楚。本文综述了国内外关于H_(2)诱导的植物促生效应及其产生的微生物学机理,旨在开辟农田生态系统生产力提升新途径,为H_(2)在农业生产中的应用提供科学依据。