大家好,我們是反硝化真菌,顧名思義就是可以進行反硝化作用的真菌,例如青霉菌屬、子囊菌屬及鐮胞菌屬等。那么大家肯定好奇:什么是反硝化作用呢?其實,反硝化作用也稱脫氮作用,就是通過微生物反應(yīng)將硝酸鹽或者亞硝酸鹽異化還原為N
2O(氧化亞氮)或者N
2(氮氣)的過程。細菌進行反硝化作用通常是在厭氧的條件下進行,而我們真菌進行反硝化作用可以在微厭氧或者有氧條件下進行。目前,土壤N
2O排放逐年增加,人們都說我們是造成全球氣候變暖,溫室氣體排放增加的罪魁禍首之一,我們感到很委屈,要為自己辯解。
大家都知道,在土壤中的微生物不僅有細菌,還有真菌、古生菌等,而我們作為真菌,一種真核生物,與細菌相比確實有復雜的結(jié)構(gòu),例如細胞核、細胞壁及線粒體等,獨特的生理結(jié)構(gòu)造就我們能適應(yīng)更為惡劣的環(huán)境條件進行繁殖生長,但是我們?nèi)狈δ苓M行光合作用的葉綠色,因此我們不能進行光合作用,只能通過異養(yǎng)的方式進行生存,正是這種生存模式導致人們對我們產(chǎn)生了嚴重的誤會。
長期以來,人類一直認為只有細菌才能進行反硝化作用,然而在1972年,人類首次發(fā)現(xiàn)擔子菌門和子囊菌門中也存在反硝化活性,還發(fā)現(xiàn)一些以前被認為嚴格好氧的尖孢鐮刀菌等多種真菌也能進行反硝化作用。但是我們進行反硝化作用需要少量的O
2供應(yīng),有氧呼吸產(chǎn)生ATP和反硝化過程同時在線粒體內(nèi)進行,而相比細菌的反硝化作用,我們的獨特之處就在于P450(細胞色素P450,一氧化氮還原酶):利用NADH(還原性輔酶I)或NADPH(還原性輔酶II)作為直接電子供體將NO(一氧化氮)還原為N
2O,在厭氧呼吸中,該過程主要發(fā)生在線粒體內(nèi),并且其還原NO的速率是細菌的5倍。正是這樣,人類認為我們是土壤中增加N
2O排放的重要原因之一。其實我們之所以反硝化作用的終產(chǎn)物是N
2O是因為我們體內(nèi)缺乏氧化亞氮還原酶(Nos),不能將N
2O還原為N
2,因此反硝化作用的最終產(chǎn)物為N
2O,但并不是說我們自身不能產(chǎn)生N
2,而是通過自身的協(xié)同作用即共同脫氮作用產(chǎn)生N
2,即由胺或者亞胺氮源中的氮元素與亞硝態(tài)氮中的氮元素結(jié)合產(chǎn)生N
2。
其實,影響我們進行反硝化作用的因素有很多:
1.通氣和水分狀況
反硝化作用是在缺氧或厭氧的環(huán)境中進行的,因而受到土壤水分和通氣狀況的制約。在旱地土壤中存在的局部或暫時性的微域環(huán)境是引起反硝化作用的條件。施用有機肥增加好氧微生物的呼吸作用從而消耗了土壤中的氧,可造成土壤局部或暫時的缺氧環(huán)境最終可促進反硝化作用。此外,灌水、降雨及土壤本身的組成成分都會影響土壤的水分狀況和通氣狀況,從而影響反硝化作用。
2.溫度
反硝化作用可以在較寬的溫度范圍內(nèi)進行。-4~65 反硝化作用都可以進行,發(fā)生明顯的反硝化作用溫度需在5 以上,最佳溫度為30~60 。作物生長期間溫度在10~30 時,溫度對反硝化影響很小。降水對反硝化作用也有重要影響。當降水導致的土壤含水量<20%時,反硝化速率較低;當含水量>20%時,反硝化速率較高;而當含水量超過 30%時,反硝化速率最高。
3.土壤基本理化性狀
影響我們發(fā)生反硝化作用的土壤理化性質(zhì)主要有土壤質(zhì)地、pH、Eh 和 C、N 可利用性等。土壤質(zhì)地主要是通過影響NO
3-的滲漏性和通氣狀況及水分條件來作用于反硝化作用過程。
① 在上下層分別為粗質(zhì)地和細質(zhì)地的土柱中,只有NO
3-下移到60cm才發(fā)生反硝化作用,而當下移至90cm時,有63%的NO
3-經(jīng)反硝化損失。粘土的反硝化速率要比砂質(zhì)土高的多。
② Eh<300mV 的厭氧條件是反硝化作用進行的必要條件。由于反硝化微生物需要有機物作為電子供體和細胞能源,所以濕地土壤有機物的生物有效性直接影響著反硝化速率。
③ C源為反硝化作用的限制性因子時,加入有效C可增加C和NO
3-的可得性,進而可明顯促進反硝化作用的進行。同時,易分解有機物的分解還會消耗土壤中的O
2,從而促進了厭氧環(huán)境的形成,進而又在一定程度上促進了反硝化作用的進行。
說到這里,相信大家對我們進行反硝化作用也有一定的理解了吧,我們作為反硝化真菌進行反硝化作用也具有重要意義,那就是把自然界中被固定的氮重新返回大氣中,這是氮循環(huán)很重要的一步,同時也可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO
3-減少,消除因硝酸積累對生物的毒害作用。
