实验室的故事⑤|土壤守护人，他们让大地常葆“(2)

记者在现场看到，每个样品瓶身都贴上了标签，扫描标签二维码，就能获得样品所有信息。此外，架子一侧装有智慧操作屏，按下“左移”或“右移”按钮，架子就会移动和另一侧架身闭合，留出另一侧过道，以节省空间。“我们在后台还建立了虚拟化模型，点击某个位置就能知道放置了什么样品。”郏梦思表示，保存历史样品能够做到很多以前做不到的东西，直观研究当时的气候变化、环境变化等。百年以后，人们还可以通过样本和百年前展开时空对话。

“我们会测量20年前的肥料对土壤和环境现在的影响。”赵旭说，科研人员会提前20年给肥料做标记，对其行为进行示踪。例如，普通氮肥中14N约占99.6%， 15N约占0.37%;科研人员会故意改变成分，使得氮肥中 15N丰度明显提高至30%以上，这样施入的氮肥就等于是做了记号。连续20年采集土壤和作物样品，利用实验室的同位素质谱仪进行示踪分析，研究肥料的长期行为。“短时间实验反映的是短时间的规律，长远影响一定要长期实验才能发现。”赵旭说。

作为粮食的“粮食”，没被作物完全吸收的氮肥对环境造成了污染。农田的氮肥扩散到水体中，是导致地表水体富营养化、蓝藻水华爆发的重要原因之一。此外，15%的氮肥变成氨扩散到空气中，这是PM2.5的前体物，将影响人体健康;1%的氮肥变成一氧化二氮，而1公斤一氧化二氮的温室效应能力相当于298公斤的二氧化碳。“经过反复的田间实验、测算，科学施肥已经变成了一项理论知识，所有农技推广部门都可以实践。”颜晓元说，要合理施肥，并利用机械深施，在作物需求旺盛时能及时提供养分，这样就能有效减少氮肥浪费造成的经济、环境损失。此外，科研人员还引入了抑制剂延缓土壤中氮转化过程，使得氮有更多机会被作物吸收，当转化速度降低，作为中间产物的一氧化二氮排放也会减少。

秸秆经过处理后返田增肥，提高土壤有机物含量;在土壤中加入微生物，使有机物转化为可被作物吸收的无机物;苜蓿、大豆等固氮作物在冬天种下，吸收氮磷等养分后来年在土地里翻了个身，分解成为新一茬作物的肥料……研究所的科研人员为了给土地增肥，施展了化学、生物等各路办法。不过，当下，提高肥料利用效率更迫在眉睫。

在河南省封丘县，大块盐碱地造成作物产量极低。南京土壤所的科研人员先打了口深井，用地下水灌溉盐碱地，地表的盐被冲洗至作物根层以下，作物得以获得良好生长环境。“我们实验室服务于提高土壤生产力，改良中低产田。” 中国科学院南京土壤研究所副所长、土壤与农业可持续发展国家重点实验室负责人颜晓元表示，田间是“野外实验室”。科研人员在田间对土壤采取改良措施，进行对比实验，通过观察作物长势和采样分析土壤肥力、结构、生物性状来确定土地生产力。

在标本馆中间，有一块“五色土”，中间被玻璃分开，填满了全国各地的代表性土壤。在五色土的另一边，墙上陈列着来自世界各地的泥土--坦桑尼亚，墨西哥，巴西……麻雀虽小，五脏俱全。这是土壤的观赏盛宴，但另一个“土壤样本馆”，带来了过去与现在的“时空对话”。

此外，质谱仪还可以检测作物根系分泌物。“我们所的一位研究员通过质谱仪发现一种水稻根系分泌物质起对土壤中氮转化起到抑制作用，这有助于人工合成浓度高的抑制剂，减少氮肥损失。”南京土壤所分析测试中心王曦说，除了发现天然抑制剂，质谱仪还可以找到田地不能连作的“真凶”。西瓜、三七等作物在同一块地无法连续种植多年，质谱仪分析发现这些作物根部泌分析物含酚酸类化感物质有机酸，使得部分有益微生物无法存活，有害微生物却存活下来了。“最终我们人工添加了微生物肥料，并通过给土壤创造高温、高湿、厌氧环境，让有机物料高温发酵，并添加了微生物肥料培育产生土壤有益微生物，抑制有害微生物。”

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