2026年9月10日，沈阳化工大学理学院栾健博士、李文泽教授团队联合贵州天宝丰原生态科技有限公司卢宗云研究员团队，在新型双控氮肥抑制剂领域方向取得进展，相关成果以“Rational design and evaluation of two novel copper-based coordination polymers as high-performance dual-functional inhibitors for enhanced nitrogen use efficiency in agriculture”为题发表在《Small》。我校为该论文第一完成单位，论文第一作者为理学院栾健博士，第二作者为理学院硕士生王思祺，通讯作者为理学院李文泽教授、段文龙副教授和贵州天宝丰原生态科技有限公司卢宗云研究员。

该研究针对农业氮肥利用率低，氮素通过氨挥发、硝化-反硝化、淋溶等途径损失，资源浪费与水体富营养化、土壤酸化等环境问题，提出基于铜基配位聚合物构建抑制脲酶与硝化过程的双功能抑制剂的研发思路。通过水热法合成两种新型双控氮肥增效剂，即铜基配位聚合物Cu-CP-1与Cu-CP-2。利用配体结构差异直接调控材料骨架维度与孔道结构，进而影响抑制性能。材料可通过多重氢键、疏水作用结合酶–底物复合物，实现脲酶抑制，同时抑制土壤硝化过程，延缓尿素水解、削减硝态氮、亚硝态氮累积，提升土壤中铵态氮留存时间。

图. 新型双控氮肥抑制剂作用机理

研究表明新型双控氮肥抑制剂Cu-CP-1、Cu-CP-2半抑制浓度IC50分别为3.40 ± 0.01  μM、9.15 ± 0.04  μM，远优于对应有机配体以及部分参比抑制剂；动力学分析证明二者为以非竞争组分为主的混合型抑制机制。分子对接表明材料可与脲酶活性口袋氨基酸残基形成氢键与疏水相互作用。

图. 双控抑制剂分子与靶蛋白酶的分子对接图

密度泛函理论（DFT）计算结果表明抑制剂Cu-CP-2具备相对更高的电子反应活性。分子静电势（ESP）分析直观展现分子表面电荷分布，两种抑制剂的羧酸盐配体区域呈现明显的富电子特征，该理论结果从电子层面为探究双控抑制剂与脲酶之间的分子相互作用提供了重要参考依据。

图. 双控氮肥抑制剂的前线分子轨道及分子静电势

本工作完成两种双控氮肥抑制剂的可控制备与系统性能评价，证实抑制剂的骨架拓扑构型直接影响脲酶抑制效果与土壤氮素调控能力。两种材料能够同时干预尿素水解与硝化反应两大关键过程，有效减少氮素流失，缓解氮肥施用带来的环境负面效应。在绿色农业氮肥增效方向具备较好的开发前景，也为开发新型金属基农用功能材料提供了新思路，相关研究成果将在贵州天宝丰原生态科技有限公司完成技术落地转化。

2026年8月29日，沈阳化工大学理学院栾健博士、李文泽教授团队联合中科院沈阳应用生态研究所王玲莉研究员团队，在新型双控氮肥抑制剂领域方向取得相应进展，相关成果以“Design and Dual-Functional Inhibition of Copper-Based Coordination Polymers for Sustainable Regulation of Soil Nitrogen Transformation”为题发表在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》。我校为该论文第一完成单位，通讯作者为理学院栾健博士和中科院沈阳应用生态研究所王玲莉研究员，论文第一作者为理学院段文龙副教授，第二作者为理学院硕士生任美燕。

众所周知，土壤中的酶和微生物构成了土壤生态系统的基础，它们的活动直接影响着土壤的生物化学循环和作物的生长条件。土壤酶作为土壤生态系统中的催化剂，在物质循环和能量转化中扮演着至关重要的角色。氮素循环是土壤生态系统中一个极其复杂的过程，涉及多个转换阶段，每个阶段都依赖于特定的土壤酶的催化作用。双控氮肥抑制剂可以影响土壤酶的活性，通过直接限制某些微生物活动来调节土壤中氮素循环相关基因的丰度从而影响土壤中氮素的转化和利用效率。

图. 不同处理条件下AOB-amoA（a）和AOA-amoA（b）基因丰度的变化

图. 双控氮肥抑制剂的抑制机理图

该研究通过深入探究土壤酶的种类、微生物功能基因丰度的变化及其在氮素转化过程中的作用，对于合理进行氮肥管理、提高氮肥利用效率、减少环境污染具有重要的意义。通过室内培养实验，研究不同双控氮肥抑制剂施用条件下，对氮素转化相关酶和功能基因丰度的影响，探究其在氮素循环中的作用机制，为制定科学的土壤管理和农业生产实践提供理论基础，相关研究成果将在沈阳中科新型肥料有限公司完成技术落地转化。

上述研究得到国家重点研发计划青年科学家项目（2025YFD1500500）、辽宁省科技厅应用基础研究计划项目（2025JH2/101300077）、沈阳化工大学学科建设达标立项项目（2023DB010）和企业横向课题等项目资助支持。