硝化抑制剂类型和剂量对不同类型土壤硝化抑制作用机理的研究

氮肥配施硝化抑制剂是提高氮肥利用率、减少活性氮损失和降低环境代价风险的有效措施。为探讨不同硝化抑制剂类型和剂量对不同类型土壤硝化作用的机理,采用室内土壤培养试验,对3种硝化抑制剂[双氰胺(DCD)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(NP)]设置不同剂量,研究其对我国不同区域典型土壤(红壤、水稻土、潮土)硝化过程无机氮含量、土壤pH值及土壤表观硝化率变化特征的影响。结果表明,与单施硫酸铵处理相比,3种硝化抑制剂均能抑制水稻土和潮土中铵态氮向硝态氮的转化,且对潮土铵态氮向硝态氮转化抑制效果优于水稻土,而对红壤硝化作用的抑制效果均不明显,3种土壤pH值差异是影响硝化抑制剂作用效果的主因。此外,DCD和NP随着用量的增加,对水稻土和潮土的硝化抑制效果越明显,而DMPP对2种土壤硝化抑制作用无明显的剂量效应。在水稻土中,NP的抑制效果强于DMPP和DCD;在潮土中,DCD的抑制效果优于NP和DMPP,这可能是由于不同硝化抑制剂类型硝化抑制机理性的差异以及其自身特性的差异导致的。综上,针对特定土壤类型筛选适宜的硝化抑制剂类型和用量对农业优化氮肥管理、提高氮肥利用率尤为重要。     

不同硝化抑制剂组合对铵态氮在黑土和褐土中转化的影响

【目的】添加硝化抑制剂和氮肥增效剂是提高氮肥利用率的有效方法。研究不同硝化抑制剂和氮肥增效剂组合对不同性质土壤中铵态氮转化特征的影响,为科学合理选择抑制剂提供理论依据。【方法】供试生化抑制剂包括2-氯-6 (三氯甲基) -吡啶 (Nitrapyrin,CP)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐 (DMPP)、1-甲氨甲酰-3-甲基吡唑 (CMP)、3-甲基吡唑 (MP)、2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶 (AM)、N-guard、二氰二胺 (DCD)。供试土壤为黑土和褐土,以氯化铵为氮肥,按照常用量添加各生化抑制剂制备稳定性肥料,用于室内恒温、恒湿土壤培养试验。试验设不施肥 (CK)、氯化铵 (N)、N + CP、N + CP + AM、N + CP + DCD、N + CP + N-guard、N + CP + DMPP、N + CP + CMP、N + CP + MP等9个处理。在培养第1、4、7、11、15、22、30、45、60、75、90、105、120天取土样,测定土壤含水量、土壤NH₄+-N和NO₃–-N含量,并计算硝化抑制率。【结果】在黑土和褐土两种类型土壤中,铵态氮转化特征具有显著差异,在弱酸性黑土中硝化反应速率显著低于碱性褐土。在黑土中,不同硝化抑制剂组合N + CP、N + CP + N-guard、N + CP + DMPP、N + CP + DCD、N + CP + CMP、N + CP + AM、N + CP + MP都表现出较好的硝化抑制效果,可以维持黑土中较高的铵态氮含量超过4个月以上。其中N + CP、N + CP + DCD、N + CP + N-guard处理在120天时,其硝化抑制率为37%～40%。而N + CP + AM、N + CP + MP、N + CP + DMPP为32%～36%,N + CP + CMP为26%。在褐土中,N + CP + DCD组合硝化抑制效果最大,在培养120天,其硝化抑制率为20%;其次是N + CP、N + CP + AM,其硝化抑制率在培养第105天时分别为23%、12%,在培养第90天时分别为63%、60%;N + CP + N-guard、N + CP + DMPP、N + CP + MP、N + CP + CMP在培养第75天时硝化抑制率分别为43%、42%、37%、35%,有效硝化抑制作用时间可维持75天左右。【结论】在黑土和褐土2种不同类型土壤中施用氯化铵氮肥,应添加专一硝化抑制剂或组合制成高效稳定性铵态氮肥。在湿润地区pH较低的酸性土壤上,例如黑土,适宜的硝化抑制剂较多,其中N + CP或N + CP + N-guard、N + CP + DCD组合的硝化抑制效果显著且持续时间长。在干旱半干旱的碱性土壤上,例如褐土,N + CP + DCD组合的硝化抑制效果和持续时间优于其他组合,可用于褐土上施用的高效稳定性氯化铵氮肥的生产。     

1-羟甲基-3,5-二甲基吡唑(DMHMP)的硝化抑制效应初探

采用室内好气培养方法,以DCD为参比对象研究了新型硝化抑制剂1-羟甲基-3,5-二甲基吡唑(DMHMP)对土壤硝化作用的影响。研究结果表明,DMHMP同DCD一样对土壤硝化作用有明显的抑制效应,主要表现在三个方面:(1)可使土壤NH4+-N含量在整个培养期内显著高于不添加抑制剂的对照处理(P<0.01);(2)使土壤NO3--N含量显著低于对照处理(P<0.01);(3)添加硝化抑制剂处理土壤的pH下降幅度和速度均较对照处理有所降低.当添加DMHMP的量与DCD相等时,其硝化抑制作用不如DCD,而当其添加量为DCD的2倍时,其硝化抑制效果明显优于DCD.在培养的第7天至第21天之间,DMHMP具有最优的硝化抑制效应。     

双氰胺对不同质地红壤中碳酸氢铵的硝化抑制作用研究

通过室内好气培养试验,研究了双氰胺(DCD)对施入不同质地红壤中碳酸氢铵的硝化抑制作用。结果表明,添加DCD明显提高了相应处理的铵态氮含量,降低了硝态氮含量。无论加入DCD与否,砂壤土中碳酸氢铵的硝化时间大约都需7周;轻粘土中碳酸氢铵的硝化时间为35.d,加入硝化抑制剂后硝化时间可延长2周;而中壤土中至培养结束时仍有较高的铵态氮,故铵的硝化时间有待进一步研究。DCD对碳酸氢铵的硝化抑制效果中壤土优于砂壤土、轻粘土;在砂壤土和轻粘土中,DCD对低浓度铵态氮处理的硝化抑制效果好;而在中壤土中对高浓度的抑制效果好。     

三种吡唑类硝化抑制剂对黑土中尿素氮转化的抑制效果研究

通过室内培养试验,研究了3种吡唑类硝化抑制剂CMP(1-甲氨甲酰-3-甲基吡唑);DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐);DMP(3,5-二甲基吡唑)在黑土上的抑制效果。其结果表明:在相同质量浓度下,3种吡唑类硝化抑制剂的硝化抑制顺序为CMP>DMPP>DMP。CMP是一种高效的硝化抑制剂,0.1%尿素添加量下强烈抑制了铵态氮的转化。DMP的抑制效果最差,在整个培养的第40 d,硝态氮的含量甚至超过了CK。     

两种硝化抑制剂在不同土壤中的效果比较

采用室内培养试验,比较了两种硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)在4种典型农田土壤(水稻土、潮土、黑土、红壤)中的抑制效果。结果表明,在培养期内土壤pH和NH4+-N呈先上升后下降的趋势,NO3--N和表观硝化率呈逐渐上升的趋势。与单施尿素处理(U)相比,添加硝化抑制剂显著增加了土壤NH4+-N含量,降低了NO3--N含量,表观硝化率表现为UU+DMPPU+DCD。在水稻土和潮土中,单施尿素处理的硝化过程到第14天时基本完成,添加硝化抑制剂使硝化过程延长了至少28天。在黑土和红壤中,尤其是在红壤中,硝化过程相对缓慢,施用抑制剂虽然降低了土壤的表观硝化率,但降低的程度低于水稻土和潮土。总之,在推荐用量下10%DCD的硝化抑制效果优于1%DMPP,且这两种抑制剂在不同土壤中的抑制效果不同。     

三种硝化抑制剂抑制土壤硝化作用比较及用量研究

【目的】硝化抑制剂是调控土壤氮素转化与硝化作用微生物群落结构的有效途径。本文通过室内模拟试验对3种硝化抑制剂在不同剂量下的硝化抑制效果进行研究,旨在筛选出效果最佳的剂型与剂量,为石灰性土壤硝化抑制剂的合理应用提供依据。 【方法】培养试验在生长箱内进行,25℃黑暗条件培养;盆栽试验在温室内进行。供试硝化抑制剂为双氰胺（DCD）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-三氯甲基吡啶（Nitrapyrin）,DCD和DMPP用量均设定为纯氮（N）量的0（CK）、1.0%、2.0%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、6.0%和7.0%;Nitrapyrin用量分别为纯氮量的0、0.1%、0.125%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%和0.5%,三种硝化抑制剂均设10个水平,每个水平3次重复。盆栽试验氮加入量为每公斤风干土0.50 g,三种硝化抑制剂用量分别为纯氮用量的5%、1%、0.648%。调查比较了三者的硝化抑制效果及对土壤氮素转化的影响及其对小青菜鲜重的生物学效应;采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）法分析了不同硝化抑制剂对土壤AOA、AOB群落结构的影响。 【结果】DCD、DMPP、Nitrapyrin均可显著抑制土壤硝化作用（P＜0.05）,各硝化抑制剂处理土壤的NH₄+-N含量分别较对照提高了46.2~256.1 mg/kg、291.8~376.7 mg/kg、3.68~372.9 mg/kg。DCD与DMPP处理的硝化抑制率分别为49.3%~79.4%和96.4%~99.4%,DCD表现出明显的剂量效应,但DMPP在1%~7%浓度范围内的剂量效应不明显。Nitrapyrin在0.1%~0.2%浓度范围内有明显的剂量效应。0.25%~0.5% Nitrapyrin的硝化抑制率为98.9%~99.9%,其硝化抑制效果与DMPP处理相同。DCD、DMPP、Nitrapyrin处理的小青菜地上部分鲜重分别比氮肥处理（ASN）提高了12.7%、11.1%、17.6%。施用硝化抑制剂可改变土壤AOA和AOB群落结构,且对AOA群落结构的影响大于AOB,不同硝化抑制剂之间对AOA和AOB群落结构的影响无差异。 【结论】3种硝化抑制剂的硝化抑制效果表现为Nitrapyrin≥DMPP>DCD,均对AOA与AOB群落结构产生明显影响。各硝化抑制剂处理均可提高小青菜地上部鲜重、叶片Vc含量及可显著提高小青菜叶片氨基酸含量（P＜0.05）。综合比较,Nitrapyrin硝化抑制效果好于DMPP,DCD效果最差,推荐用量为基于纯氮0.25%的Nitrapyrin添加量。     

几种硝化抑制剂和包硫尿素(SCU)对土壤N素形态和小麦产量的影响

采用土壤盆栽法,研究了双氰胺(DCD)、硫脲(THU)和硫脲甲醛树脂(TFR)以及包硫尿素(SCU)对土壤氮素形态和小麦产量的影响。试验共设不施氮(CK)、单施尿素、包硫尿素(SCU)、以及尿素分别与DCD、THA、TUF的3个浓度梯度(分别按尿素用量的0.5%、1%、2%)配合施用共12个处理。结果表明:随添加浓度的增加,硝化抑制作用逐渐增强,高剂量硝化抑制剂显著降低土壤NO-3-N含量,在2%添加浓度下,DCD、THU、TFR的土壤NO-3-N浓度分别比单施尿素降低29%、22%和14%,对土壤表观硝化率的抑制强度也是2%DCD2%THU2%TFR;SCU处理与2%DCD作用强度接近,且在施用早期就体现抑制效果,并在追肥后第74 d土壤表观硝化率显著低于使用硝化抑制剂的处理(P0.05);硝化抑制剂和SCU都可以使土壤NH+4-N含量稳定在较高的水平,抑制剂用量越多,土壤NH+4-N含量越高;与单施尿素相比,尿素+DCD模式,均可提高小麦产量,且在0.5%、1%、2%添加浓度,都达到显著水平(P0.05);THU在1.0%和2.0%添加浓度,小麦产量显著高于单施尿素,但增产效果次于DCD。总体上,包硫尿素(SCU)比硝化抑制剂在控释氮素方面效果更持久,而3种硝化抑制剂中,在控制土壤NH+4-N转化、土壤硝化抑制方面,DCD和THU优于TFR;作为外源添加物的抑制剂长期应用可能对土壤环境造成潜在的危害,不同硝化抑制在土壤中的形态归趋和长期作用还有待进一步研究。     

氢醌、双氰胺组合影响稻田甲烷和氧化亚氮排放研究进展

稻田是大气中CH4和N2O的重要来源。大量氮肥的施入不仅影响稻田CH4和N2O排放,且易造成NH3挥发、NO2-和NO3-淋溶及N2O、N2等形式的氮损失。脲酶抑制剂和硝化抑制剂通过缓解尿素水解及抑制硝化反硝化反应减少稻田N2O排放量,但对稻田CH4产生排放的影响报道不一。脲酶抑制剂氢醌(HQ)和硝化抑制剂双氰胺(DCD)是近年来研究较多的组合。本文试图在前人研究的基础上,综述HQ和DCD的基本性质及作用机理,总结HQ/DCD组合在稻田生态系统的应用状况、使用效果及存在问题,并特别讨论了HQ/DCD施用对稻田CH4排放的影响机理,旨在为合理使用脲酶/硝化抑制剂、有效减缓稻田温室气体排放和提高氮肥利用率等方面提供理论依据。     

石灰和双氰胺对红壤酸化和硝化作用的影响及其机制

施用石灰是改良酸性土壤的重要措施,但其对土壤硝化作用的增强不仅加速土壤酸化,也增加硝态氮流失风险。传统的硝化抑制剂双氰胺(Dicyandiamide,DCD)能否在石灰改变pH的条件下始终有效抑制硝化是当前红壤区生产中亟需解决的问题。采用短期土壤培养试验,探讨了不同用量石灰与DCD配合施用对土壤酸化和硝化作用的影响及其机制。结果表明:施用一定量的石灰(≤4 g·kg^–1)显著提高土壤pH,通过促进氨氧化细菌的生长以促进硝化作用。在不同pH条件下,DCD对红壤硝化过程均有显著抑制效果。在较高pH(pH 7.0~7.8)条件下,DCD主要通过降低氨氧化细菌的丰度以抑制硝化,而在低pH(pH<6.0)条件下,DCD对氨氧化古菌和氨氧化细菌的丰度均有抑制作用。此外,DCD通过抑制土壤硝化,显著提高了土壤pH。上述结果表明,适宜量(2~4 g·kg^–1)的石灰和DCD结合施用不仅能够减缓红壤酸化,而且能够抑制硝化作用,降低硝态氮的潜在环境风险。     

菜地氮肥用量与N2O排放的关系及硝化抑制剂效果

通过连续种植四季蔬菜近一年的大田试验,探究高施氮水平和低氮肥利用率的蔬菜生产系统中,N2O排放量与氮肥施用量之间的定量关系及其机理,并研究硝化抑制剂减少菜地N2O排放的效果.结果表明,在氮肥施用水平为N 0～1 733 kg hm-2a-1间,无论氮肥中是否添加硝化抑制剂,N2O总排放量与氮肥施用量均呈指数函数关系,即氮肥施用量高时,N2O排放率也高.在各氮肥水平处理下,硝化抑制剂均能降低N2O排放,抑制率为8.75％ ～ 25.28％,且这种减排效果随着施氮量增加而增加.在氮肥施用量为N 300或400 kg hm-2季-1时,施用硝化抑制剂减少N2O排放所带来的效益略高于其成本,因此,即使不考虑氮肥利用率的提高等因素,施用硝化抑制剂仍是一种有利的选择.     

设施菜田不同施氮处理对硝酸盐迁移和积累的影响

在设施菜地条件下,研究了氮肥减施及配施抑制剂处理在黄瓜生长期对土壤NO3--N迁移累积的影响。结果表明,氮肥减施处理可显著降低土壤表层和整个土体的NO3--N含量。常规施氮量时0~40 cm土层的NO3--N含量均高于其它处理,减氮30%后0~40 cm土层未出现NO3--N显著积累现象;氮肥配施抑制剂处理不同程度降低了土壤NO3--N含量,且抑制硝态氮向下层土壤淋失,其中抑制剂组合的效果最好。氮肥配施抑制剂,可以有效控制NO3--N在土壤和植物体内的过量累积,减少硝态氮淋溶损失。     

Effective nitrification inhibitors may improve fertilizer recovery in irrigated cotton

N fertilizer is often poorly recovered in irrigated cotton production, due to N loss through denitrification. We researched the ability of inhibitors to delay nitrition and reduce the availability of NO₃ ^- to denitrifying microorganisms and thus improve N fertilizer recovery, 2-Ethynylpyridine, etridiazole, and nitrapyrin proved highly effective nitrification inhibitors, although nitrification was evident several weeks after their application. CaC₂ was relatively ineffective, even when wax-coated to prolong the evolution of C₂H₂. Phenylacetylene and ethynylcyclohexanol were also ineffective, despite having a chemical structure similar to 2-ethynylpyridine. A strong association was identified between each compound's ability to inhibit nitrification and its capacity to improve N fertilizer recovery. In one experiment, N fertilizer recovery was increased by 50% with 2-ethynylpyridine, etridiazole, or nitrapyrin application, from 33% without inhibitors. The inhibitors had little effect on fertilizer recovery where N losses were relatively small. 3-Methyl pyrazole significantly increased N uptake and lint yield, but the nitrification inhibitors had no significant effect on N uptake or on yield in two of the three of the cotton crops. A laboratory study confirmed that nitrification inhibitor effectiveness declined in the order 2-ethynylpyridine>etridiazole>nitrapyrin>3-methyl pyrazole>phenylacetylene>CaC₂>ethynylcyclohexanolThis research was conducted at Australian Cotton Research Institute, CSIRO Division of Plant Industry, Locked Bag 59, Narrabri, NSW 2390, Australia     

生化抑制剂组合与施肥模式对黄泥田水稻养分累积及利用率的影响

添加生化抑制剂是提高水稻肥料利用率的有效途径之一,本研究结合不同施肥模式探讨其节肥增效的养分利用特征,以期寻找适合黄泥田地区水稻高产高效的施用方式。采用二因素随机区组设计,研究生化抑制剂[脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和N-丙基硫代磷酰三胺(NPPT)及硝化抑制剂2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP)]组合与施肥模式(一次性和分次施肥)互作对黄泥田水稻养分吸收、利用和分配的影响,并探讨各养分间及其与产量的相互关系。结果表明:生化抑制剂组合和施肥模式对水稻主要生育期N、P、K累积、转运和分配的影响均存在一定的互作效应,互作条件下各生育期养分间吸收存在协同效应。尿素分次施用处理水稻成熟期N、P、K吸收量较一次性施用处理分别提高11.0%、0.9%、4.2%;氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率分别显著提高27.5%、70.8%。不同施肥模式下,配施抑制剂组合(NBPT、NPPT/+CP)显著增加水稻N、P、K吸收量,促进抽穗后干物质生产和N素积累,提高籽粒中的养分分配及N素利用效率。新型脲酶抑制剂NPPT单独施用及与CP配施的水稻养分吸收和利用与NBPT相似。相关分析表明,不同施肥模式下水稻成熟期N、P、K吸收量与籽粒产量均呈极显著正相关。总之,通过施肥技术和抑制剂配施的集成与优化,有利于抽穗后N、P、K的吸收、转运,促进养分积累,大幅度同步提高黄泥田水稻的产量和养分利用效率。     

三种硝化抑制剂在石灰性土壤中的应用效果比较

在人工气候室内采用25℃黑暗培养法研究双氰胺(DCD)、3,4-二甲基吡唑磷酸(DMPP)及2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin)在石灰性土壤中的硝化抑制效果。结果表明:施用DCD、DMPP、Nitrapyrin的土壤NH4+-N含量较单施硫酸铵的土壤(对照)分别提高228.45~244.85 mg/kg(砂土)、209.75~254.79 mg/kg(黏土),NO3--N含量较对照分别降低93.85%~94.99%(砂土)、91.82%~95.38%(黏土)。表观硝化率随培养进程增加缓慢,培养期间只增加了1.28%~2.09%(砂土)、2.72%~8.40%(黏土),而对照增加了86.00%(砂土)、80.89%(黏土)。3种硝化抑制剂均显著抑制了石灰性土壤中硫酸铵水解铵硝化作用的进行,并且在砂土中的硝化抑制率高于黏土,硝化抑制效果最好的为DMPP处理,0.54%Nitrapyrin处理次之但用量最小,0.27%Nitrapyrin和10.8%DCD处理抑制效果相对较弱。     

Effects of nitrification inhibitors on transformations of urea nitrogen in soils

The effects of three patented nitrification inhibitors on transformations of urea N in soils were studied by determining the effects of these compounds (10 μg/g of soil) on urea hydrolysis, ammonia volatilization. and production of ammonium, nitrite, and nitrate in soils incubated under aerobic conditions (30°C, 60% WHC) after treatment with urea (400 μg of urea N/g of soil). The inhibitors used (N-Serve, ATC, and CL-1580) had little, if any, effect on urea hydrolysis, but they retarded nitrification of the ammonium formed by urea hydrolysis and increased gaseous loss of urea N as ammonia. They also decreased the amount of (urea + exchangeable ammonium + nitrite + nitrate) — N found in urea-treated soils after various times.Two of the soils used accumulated substantial amounts of nitrite(> 160 μg of nitrite N/g of soil) when incubated under aerobic conditions after treatment with urea. Addition of nitrification inhibitors to these soils eliminated or substantially reduced nitrite accumulation and greatly retarded nitrate formation, but had little, if any, effect on the recovery of urea N as (urea + exchangeable ammonium + nitrite + nitrate + ammonia) — N after various times. This finding and other observations reported indicate that the “nitrogen deficits” observed in studies of urea N transformations in soils may not largely be due to gaseous loss of urea N through chemodenitrification and are at least partly due to volatilization and fixation of the ammonium formed by urea hydrolysis in soils. The work reported also indicates that N-Serve and other nitrification inhibitors may prove useful for reduction of the nitrite toxicity problems associated with the use of urea as a fertilizer but that application of such inhibitors in conjunction with fertilizer urea, when surface applied, may promote gaseous loss of urea N as ammonia.     

Influence of Organic,Chemical, and Integrated Management Practices on Soil Organic Carbon and Soil Nutrient Status under Semi-arid Tropical Conditions in Central India

Soil organic carbon (SOC), macro- and micronutrient status, and nitrogen (N) mineralization were studied in a soil profile managed with organic (OMP), chemical (CMP), and integrated (IMP) management practices for 3 years (2004–7) under a soybean–durum wheat cropping sequence. The most significant buildup of SOC and nutrients was in OMP, followed by IMP and then CMP. The OMP had 15.8 and 7.3% more SOC content than the CMP and IMP, respectively. The concentration of nitrate N was significantly greater in the OMP and IMP than in the CMP. The amount of ammonium N was less than nitrate N in OMP and IMP, indicating the high nitrification ability of the soil. A buildup of the micronutrient cation content was also noticed in the surface layer in the OMP and IMP plots. The OMP and IMP had a significantly greater mineralization rate of N than did CMP, and it was greatest in the top 0- to 15-cm soil layer.