热门文章关键字： nongxun.net 农业资讯 农讯网 热门内容

今日要闻

全球首次揭开氮肥的秘密！中研院士蔡宜芳，找出植物吸收硝酸盐关键基因

发布于2025-12-16 来源：农讯网: > 综合资讯 作者：
导读: 全球首次揭开氮肥的秘密！中研院士蔡宜芳，找出植物吸收硝酸盐关键基因

氮、磷、钾是肥料三要素，其中以氮肥为首。你知道农民施下去的氮肥，究竟是如何被植物吸收的？植物若缺氮会病恹恹，那为什么氮肥施多了，反而没效？到底怎样才是最有效率、最精准的施肥法？

这些问题的终极答案，必须回到分子生物学的领域来解答，而国内研究植物吸收氮肥分子机制的第一把交椅，就是中央研究院分子生物研究所的特聘研究员蔡宜芳。

温煦谦和、思路明晰的蔡宜芳老师，投入这个领域的研究已将近三十年，深知氮肥的“美丽与哀愁”。美丽是，氮源是植物健康生长之绝对必须，营养充足的作物才会好吃；而哀愁是，农民往往过度施肥，导致大量氮肥遗留在土壤中被冲刷流失，造成严重的环境污染和能源耗竭。

蔡宜芳（摄影／蔡佳珊）

施肥过量就是浪费能源，氮肥制造耗能占全球1%

“我们施下去的氮肥，真正被植物吸收只有30-50%，这样多浪费！”蔡宜芳开门见山道，“有人估说一块钱的肥料，要用四块钱去clean up（清理）环境的问题。”

蔡宜芳解释，氮肥的来源，最早是鸟粪，来自秘鲁的钦察群岛。再来是开采天然硝石，主要来自智利。最后由德国科学家哈柏（Fritz Haber）和工程家博施（Carl Bosch）将氮气和氢气混合，透过高温高压加上以铁作为催化剂，合成了氨气，进而制造氮肥，这就是有名的“哈柏法”。绿色革命后，肥料需求暴增，硝石很快就被开采光了，幸亏有哈柏法可以人工合成，解决了氮肥短缺的大问题，两人并因而获得诺贝尔化学奖。

氮气在空气中占了78%，氮肥的原料看似源源不绝、从此无缺，然而高压高温的制程，却需要耗费大量能源。蔡宜芳说，“全球有1%的能源都花费在制造氮肥上！”但是农夫施肥时，很少人会想到自己正在“耗能”。

蔡宜芳指出危机，“能源越来越珍贵，但是氮肥需求一直增加，每年超过一亿吨，预估将来还会上升。”未来能源愈加昂贵，氮肥的价格也会跟着逐年上涨，而肥料占农业支出的比重恐会与日俱增。

氮肥浪费，导致水域优养化又增加温室气体

“钱的问题、能源的问题都还可以解决，最不能解决的是环境的问题，”蔡宜芳强调，大部分的氮肥没办法被植物利用，还会产生氧化二氮（N2O），是比二氧化碳更强烈三百倍的温室气体。

而且残留在土壤中的氮肥，很快就被雨水冲刷流失，经地下水、河川流到海洋，造成沿海优养化，即养分过多、藻类大量增生，使得水域缺氧，鱼虾全部死亡。全球许多海岸的“死区”（Dead Zone），即由此而生。

全球缺氧海岸地图（图片提供／蔡宜芳）

农委会长年在推“合理化施肥”，不过绝大多数的农夫还是觉得“有氮有保庇”，养成了“宁滥勿缺”的施肥习惯。然而氮肥施用会有“报酬渐减”的效应，却经常被忽略。

“一开始加氮，确实产量有增加，可是到了某个程度，再增加氮，产量并不会继续增加。这是农委会一直要告诉农夫的，但是农夫不愿意产量差那么一点，一定要加到最满。”

蔡宜芳钻研植物吸收氮肥的分子生物机制，即是为了探究：如何让植物的利用效率达到最高？是不是就此可以减少氮肥的浪费？

植物到底如何吸收硝酸盐？揭开迷团：神奇的转运蛋白

除了少数植物可以与固氮菌共生，大部分植物利用氮是透过硝酸盐（NO3-）和铵盐（NH4+），也就是氮肥主要的两种形式。而铵盐在土壤中大都会被细菌转为硝酸盐，所以硝酸盐就是植物最主要的氮源。

但是硝酸盐带负电，土壤粒子也是带负电，互相排斥，因此硝酸盐在土壤中其实很不好保存，植物来不及吸收时，一下雨就会被冲刷掉。

植物到底如何吸收硝酸盐？蔡宜芳的研究团队发现，关键就在于植物根部的表皮细胞和根毛，其细胞膜上面有一个转运蛋白，称为CHL1。

“细胞膜是超级材质，像一层薄薄的油把细胞包起来，但是细胞又不能太宅，要跟外界做物质交换，所以膜上面有洞，就是蛋白质，”而负责把硝酸盐从细胞外面送到细胞内部的，就是这个CHL1转运

文章标签:

北方蝴蝶兰什么时候种植好？北方蝴蝶兰什么时候购买合适？ 覆盆子阳台种植技巧必须懂！ 覆盆子盆栽一般需要多大的花盆 蝴蝶兰的病虫害高发期是啥时候出现？蝴蝶兰的病虫害防治需要注意什么？ 夏天植物都会休眠吗？五种越热越开花好养的植物推荐 蝴蝶兰的叶子怎样清洗？蝴蝶兰可以在强光下清洁叶片吗？ 什么花放到小黑屋里也能活呢？没有阳光也能养好的花卉有哪些？ 蝴蝶兰小苗和侧芽分株方法一样吗？蝴蝶兰小苗和侧芽分株方法区别？ 蝴蝶兰控根盆怎么浇水？蝴蝶兰控根盆实用性怎么样 哪些花可以直接插土养活？插土就能生长的观赏花有哪些品种？ 蝴蝶兰怎样剪枝才能开花呢？蝴蝶兰剪枝后多久能开花？

您可能敢兴趣

声明: 凡注明为其他媒体来源的信息，均为转载自其他媒体，转载并不代表本网赞同其观点，也不代表本网对其真实性负责。如系原创文章，转载请注明出处; 您若对该稿件内容有任何疑问或质疑，请即联系，本网将迅速给您回应并做处理。邮箱：mail@nongxun.com

为您推荐

今日要闻

园艺知识

更多

种植技术

更多

养殖技巧

更多

化肥技术

更多

农药施肥

更多

花百科

更多

兰花

更多

瓜果种植

更多

花木种植

更多

粮油种植

更多

食用菌栽培

更多

蔬菜种植

更多

药材种植

更多

锦鲤

更多

综合农讯

更多