这样做本质上是“锁定”氮，因为它不再被真菌和细菌等微生物转化为大量的一氧化二氮气体。

作为温室气体，一氧化二氮的威力大约是二氧化碳的300倍，而肥沃的土壤是其主要来源。这种气体还会导致臭氧消耗，在过去40年里，人类引起的温室气体排放在全球范围内增加了30%——主要是由于化肥的使用增加。

根据今天发表在《自然食品》杂志上的由洛桑研究所主导的最新研究，与施用农家肥的土壤相比，施用无机肥料的耕地土壤只保留了一半的氮，损失的主要是一氧化二氮气体。

数据有力地表明，这是因为碳和氮在土壤中不可避免地联系在一起，而且比我们所意识到的程度要大得多。

之前由洛桑研究所领导的研究表明，碳在决定土壤结构以及随后的功能方面发挥着关键作用。

安德鲁·尼尔教授及其同事发现，增加土壤中的有机物会导致微生物分泌粘性聚合物，从而产生一个由相对较小的孔隙组成的连接良好的网络。他们现在已经证明，正是这种土壤的结构特征也决定了土壤氮的命运。

洛桑研究所的尼尔教授说:“我们最新的研究结果表明，有机物质对土壤结构的影响影响了氮在土壤中的代谢方式。”在富含碳的土壤中，更大的孔隙连通性允许空气循环，这意味着微生物正在以这种方式代谢氮，以减少一氧化二氮的排放。

“这意味着在耕地系统中更广泛地应用有机物质有可能减少一氧化二氮的排放和农业对气候变化的影响。”

到目前为止，土壤中碳和氮之间的相互作用还不为人所知。

尼尔教授的团队使用存档样本和从179年前的Broadbalk小麦实验中收集到的新数据，比较了各种土壤，包括那些没有施用氮肥到每年每公顷240公斤的土壤，以及那些只施用农家粪肥的土壤。

他们还研究了1882年创建的林地中的土壤，以及另一个实验中修剪过的牧场下的土壤。

氮进入农田土壤后，最终会在三个地方中的一个结束——它要么留在土壤中，被作物吸收(这意味着它在收获时被移除)，要么从系统中“流失”——比如在一氧化二氮气体中或作为硝酸盐溶解在地下水中。

布里斯托尔大学、布里斯托尔兽医学院的高级讲师Taro Takahashi博士是这项研究的共同作者，他解释说，这项研究的发现对氮利用效率作为农艺性能的主要衡量标准的有效性提出了挑战。

高桥博士说:“氮利用效率量化了施于土壤的氮随后转移到作物中的比例。但在没有转移的氮中，一些留在土壤中，有助于提高土壤肥力，而另一些则逃逸出来，破坏环境。它们有完全不同的含义，我们的研究结果表明，有机物是决定氮命运的主要驱动力。”

在有机物质输入有限或没有有机物质输入的土壤中，微小且相互连接不良的孔隙的排列迫使真菌和细菌等微生物转向所谓的缺氧或无氧代谢。

因此，在有氧或含氧条件下，它们以蛋白质的形式产生大量的氧化亚氮，而不是生物量。

在比较不同土壤处理的微生物基因组时，也可以看到施肥制度的遗产。

通过研究参与氮代谢的土壤微生物基因，研究小组发现了两个不同的群体。一种与林地和草地土壤有关，由帮助微生物吸收氮作为营养物质以建立生物量的基因组成。来自施肥土壤的微生物基因组最接近这一分组。

另一组与低碳、无机肥料土壤有关，主要是负责分解氮化合物以产生“能量”的基因，从而导致一氧化二氮的排放。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。