双季稻田添加脲酶抑制剂NBPT氮肥的最高减量潜力研究

【目的】添加脲酶抑制剂（Urease inhibitor, UI）是提高肥料利用率的有效途径,在尿素（Urea,U）中添加1%的脲酶抑制剂NBPT（N-丁基硫代磷酰三胺）是目前研究使用证明效果最可靠的添加比例。针对当前稻田氮肥施用水平过高的问题,本文采用田间小区试验研究了目前脲酶抑制剂添加比例下稻田氮肥的减施潜力以及脲酶抑制剂的节肥增效机理。【方法】本试验在我国长江中下游的双季稻田进行,脲酶抑制剂用量NBPT为尿素用量的1%。尿素用量设五个水平为N 90、 112.5、 135、 157.5 和180 kg/hm2,分别依次记为U1、 U2、 U3、 U4和U5, 7个处理为CK（不施氮肥）、 U1+UI、 U2+UI、 U3+UI、 U4+UI、 U5+UI、 U5（U5为传统施氮量, N 180 kg/hm2为农民习惯施氮量）,三次重复。U1~U5处理施氮量分别是在农民习惯施氮量的基础上降低50%、 37.5%、 25%、 12.5%、 0%。通过取样分析水稻分蘖期和孕穗期各处理对土壤脲酶活性、 硝酸还原酶活性、 土壤铵态氮含量、 硝态氮含量以及微生物量碳、 氮的含量,研究NBPT对水稻两个主要生育期土壤氮素供应的影响,比较各处理的产量以及氮肥利用率来得出氮肥的减施潜力,在此基础上通过逐步回归分析研究以上各指标对产量的影响,探明脲酶抑制剂（NBPT）在双季稻田的增效机理。【结果】 1) 在双季稻田,添加NBPT后,施氮量为N 135 kg/hm2的籽粒产量达到最高。与传统施氮（单施尿素N 180 kg/hm2）处理相比,早、 晚稻可分别增产8.54%和12.87%,氮肥当季利用率分别提高6.78%和9.46%,可节约氮肥25%; 2)与传统施氮相比,添加NBPT显著降低了水稻分蘖期的土壤脲酶活性和铵态氮含量,显著提高了孕穗期的铵态氮含量,而对此时期的脲酶活性无显著影响,NBPT对两个时期的硝酸还原酶活性、 硝态氮含量及微生物量碳、 氮含量均无明显影响,可见基施的NBPT主要是降低尿素水解速率方面效果显著,并且NBPT具有时效性,其主要是在水稻孕穗期之前起作用,在生态上较为安全; 3) 从各项土壤指标与水稻产量相关性的逐步回归分析结果来看,水稻分蘖期与孕穗期稻田土壤中铵态氮含量对水稻产量影响显著,而且孕穗期的影响大于分蘖期,其余指标则对产量无明显影响。【结论】由于脲酶抑制剂NBPT减缓了分蘖期尿素的水解作用,提高了孕穗期土壤中的铵态氮含量,为水稻后期生长提供充足的氮肥,在双季稻减肥方面具有显著的效果。在本试验土壤条件下,尿素中添加1% 的NBPT,可在提高产量的同时,将传统施氮肥量减少25%,是适于稻田应用的脲酶抑制剂。     

氮素抑制剂对双季稻产量、氮素利用效率及土壤氮平衡的影响

【目的】 了解氮素抑制剂对双季稻产量、氮素利用效率及氮素在土壤中转化的影响,旨在为制定科学合理的农田氮素管理措施及节肥增效策略提供依据。 【方法】 以湘早籼45号和荆楚优148为材料,于2015年早、晚稻期间进行田间试验。试验设5个处理:不施肥 (CK);100%尿素 (100%U);80%尿素 (减氮20%,80%U);80%尿素+脲酶抑制剂NBPT (80%U+NBPT);80%尿素+硝化抑制剂DCD (80%U+DCD)。研究尿素减施条件下添加硝化抑制剂 (NBPT) 和脲酶抑制剂 (DCD) 对双季水稻产量、氮素养分吸收利用效率、土壤硝态氮、铵态氮、微生物量氮及土壤氮平衡的影响。 【结果】 NBPT和DCD均有利于提高早、晚稻产量、植株氮吸收量和氮素利用效率。减氮20%条件下添加NBPT(80%U+NBPT)处理早、晚稻稻谷较100%尿素处理 (100%U) 分别增产5.0%和6.1%,较施用80%尿素 (80%U) 分别增产8.0%和14.0%;80%U+DCD与100%U处理的早、晚稻稻谷产量差异不显著,较80%U处理分别增产6.0%和4.2%。80%U+NBPT较100%U处理早、晚稻植株氮吸收量分别增加4.5%和9.4%,较80%U处理分别增加10.3%和16.2%。80%U+NBPT和80%U+DCD处理氮肥表观利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮素吸收效率均较100%U和80%U处理提高。添加NBPT和DCD降低了早、晚稻收获后土壤硝态氮和铵态氮残留量,显著提高土壤微生物量氮积累量,降低氮表观损失,有利于维持作物-土壤体系氮素平衡。早、晚稻收获后80%U+NBPT较100%U处理氮表观损失降低42.2%和44.6%,较80%U处理降低27.5%和29.2%,80%U+DCD较100%U处理降低23.7%和31.6%,较80%U处理降低4.2%和12.6%。 【结论】 在该区域双季稻种植体系中,氮肥减量20%条件下添加NBPT和DCD能增加或维持水稻产量,提高氮素利用效率。供试条件下,添加NBPT提高氮素持续供应能力和保持土壤氮素平衡的效果好于DCD。      

生物质炭及硝化/脲酶抑制剂对滨海盐渍土土壤盐分及作物氮素吸收利用的影响

为研究生物质炭及硝化/脲酶抑制剂对滨海盐渍土土壤盐碱、氮素有效性、作物氮素吸收利用以及土壤氮平衡的影响,通过盆栽试验,共设9个处理:不施氮肥、常规化肥、生物质炭+常规化肥、常规化肥+硝化抑制剂DCD、常规化肥+脲酶抑制剂NBPT、常规化肥+DCD+NBPT、生物质炭+常规化肥+DCD、生物质炭+常规化肥+NBPT、生物质炭+常规化肥+DCD+NBPT,以典型耐盐作物大麦为研究对象开展研究。结果表明:(1)各施氮肥处理均增加了盐分的淋洗,各生物质炭处理显著增加了10～20 cm土层的土壤电导率。土壤电导率高的土壤p H较低,生物质炭处理对土壤p H略有降低的作用。(2)NBPT和DCD添加增加了大麦籽粒产量,配合生物质炭的施用增产更多,但是却降低了秸秆的产量。NBPT和DCD添加均增加了大麦植株的吸氮量,其中NBPT添加增加了大麦秸秆和籽粒的全氮含量,但是配合生物质炭施用又有降低作用,其余抑制剂处理均降低了大麦籽粒和秸秆的全氮含量。(3)DCD和NBPT添加均提高了氮肥利用效率,配合生物质炭施用对各指标的增加更明显。(4)对作物收获后土壤残留无机氮含量,添加DCD处理相比常规化肥处理有所降低,添加NBPT处理相比常规化肥处理有所增加。添加DCD和NBPT处理均降低了氮的表观损失。因此,在滨海盐渍土中,通过在尿素中添加DCD和NBPT,可以提高作物产量和氮肥利用率,其中同时添加生物质炭、DCD和NBPT处理在产量提升、氮素高效利用及减少氮损失等方面表现更好。     

氮肥增效剂对春小麦产量和效益的影响

为验证氮肥增效剂在春小麦上的施用效果,以春小麦品种永良15号为指示品种,设添加不同用量的氮肥增效剂NBPT、DMPP,常规施肥和不施肥处理(对照)共5个处理,在河西灌区研究了减量施肥条件下添加肥料增效剂对春小麦生长性状、产量及经济效益的影响。结果表明,较传统施肥(N 232.5 kg/hm2、P2O5 241.5 kg/hm2、K2O 56.3 kg/hm2)减N 14.0%、P2O5 37.9%,添加脲酶抑制剂(NBPT) 0.40 kg/hm2、硝化抑制剂(DMPP)2.00 kg/hm2时春小麦主要性状表现较好,产量最高,为4 693.3 kg/hm2,纯收益较传统施肥增加975.59元/hm2。在河西灌区,春小麦在化肥减量并添加氮肥增效剂条件下能够实现节本增效,可在小麦生产中应用。     

水肥一体化配合硝化/脲酶抑制剂实现油菜减氮增效研究

【目的】研究水肥一体化方式下减氮施肥并添加硝化和脲酶抑制剂对油菜生长及土壤硝态氮和铵态氮含量的影响,旨在筛选出配合硝化/脲酶抑制剂施用的最适减氮量,为减少氮素损失、提高蔬菜生产中氮素利用率和降低蔬菜硝酸盐含量提供理论依据。 【方法】采用盆栽试验,利用负压灌溉水肥一体化系统 [(–5 ± 1) kPa],设不施氮肥 (T1)、尿素 150 kg/hm2 (T2)、尿素 150 kg/hm2 + 10%DCD (双氰胺) + 1%HQ (氢醌)(T3)、尿素 127.5 kg/hm2 + 10%DCD + 1%HQ (T4)、尿素 105 kg/hm2 + 10%DCD + 1%HQ (T5) 共 5 个处理。监测了油菜生长期间供水量、土壤含水量、油菜生长指标及土壤硝态氮与铵态氮含量的变化,分析调查了收获后油菜的产量、品质指标和养分含量。 【结果】在油菜生长期间,负压灌溉各处理的总出水量非常接近 (12174～13869 mL)。当施肥量相同时,与不添加抑制剂处理 (T2) 相比,施用硝化和脲酶抑制剂 (T3) 能够有效抑制土壤中铵态氮向硝态氮的转化,提高叶长、叶宽和叶绿素含量,显著提高油菜产量 25.2%,提高氮肥利用率 85.2%,硝酸盐含量显著降低 51.9%。与不添加抑制剂处理 (T2) 相比,减氮 15%～30% 同时添加硝化和脲酶抑制剂对油菜产量、品质、养分吸收也均有不同程度的促进效果,并能够抑制硝化作用,减少土壤中硝态氮累积,减氮 30% 并添加硝化和脲酶抑制剂的处理 (T5) 能将油菜产量提高 15.9%,氮、磷、钾含量分别提高 8.4%、21.5% 和 27.8%,氮肥利用率提高 1.26 倍,油菜体内硝酸盐含量降低 66.6%。 【结论】适当减氮并添加硝化和脲酶抑制剂对油菜产量和养分吸收均有明显的促进效果,而且能减少油菜硝酸盐含量和土壤中硝态氮累积。在本试验负压水肥一体化条件下,减氮 30% 并添加硝化和脲酶抑制剂,即尿素 105 kg/hm2 + 10%DCD + 1%HQ 不仅效果最佳,还降低了因氮肥投入高而造成硝酸盐累积的风险。     

硝化抑制剂影响小麦产量、N2O与NH3排放的研究

通过田间小区试验研究不同施氮水平下,施用硝化抑制剂CP对小麦产量、氮素利用率、氧化亚氮(N_2O)排放与氨(NH_3)挥发的综合影响规律。结果表明:在施氮水平为140 kg/hm2与180 kg/hm2时,施用CP促使小麦产量分别显著增加17.8%和15.4%,在同一施氮水平下,施用CP促进小麦氮素利用率提高11.3%~25.2%。施用硝化抑制剂CP可以降低麦季(特别是基肥与穗肥施用时期)土壤N_2O的排放速率,并显著减少39.3%~53.7%的累积N_2O排放量。但是在两个施氮水平下,施用CP导致麦季NH_3挥发量增加1.46~1.75倍,而且此效应主要发生于基肥与穗肥观测期。本研究说明:在麦季施用硝化抑制剂CP可以提高氮素利用率,从而提高小麦产量,并且能减少N_2O排放,但同时会导致一定程度的NH_3挥发增加,需加以控制。     

脲酶/硝化抑制剂对沿淮平原水稻产量、氮肥利用率及稻田氮素的影响

添加氮素抑制剂是提高水稻氮肥利用率的有效途径之一。采用大田试验,探讨了氮素抑制剂(脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)及其组合)对沿淮平原水稻产量、氮肥利用率及稻田氮素的影响,旨在为优化沿淮稻田生态系统氮素养分管理,减少氮素损失提供科学依据。以"常糯1号"为供试材料,于2018年6—10月在安徽省怀远县(沿淮平原典型水稻种植区)进行试验。试验设5个处理:不施氮肥(CK);尿素(U);尿素+硝化抑制剂(U+DMPP);尿素+脲酶抑制剂(U+NBPT);尿素+硝化抑制剂+脲酶抑制剂(U+NBPT+DMPP)。结果表明:尿素配施NBPT或者DMPP均有利于提高水稻产量、植株吸氮量和氮素利用效率,NBPT效果优于DMPP,NBPT和DMPP联合施用表现出协同增效作用。尿素配施抑制剂的3个处理U+NBPT、U+DMPP和U+NBPT+DMPP较单独施用尿素U处理的产量分别增加6.8%,4.3%,8.6%,植物吸氮量分别增加9.6%,6.5%,12.2%,与U处理之间差异达显著水平(P0.05)。尿素单独配施NBPT或者NBPT+DMPP组合均显著提高了氮肥吸收利用率(NRE)、氮肥农学利用率(NAE)、氮素吸收效率(NUP)和氮肥偏生产力(NPFP)(P0.05),而尿素单独配施DMPP也有不同程度的提高,但差异未达到显著水平(P0.05)。另外,尿素单独配施DMPP或者DMPP+NBPT组合均显著提高了水稻成熟期土壤铵态氮(NH_4~+-N)和微生物量氮(SMBN)的含量,降低了硝态氮(NO_3~--N)的含量,提高了土壤中铵/硝比,而尿素单独配施NBPT对水稻成熟期土壤NH_4~+-N、NO_3~--N和SMBN无显著影响。总体认为,在沿淮平原稻作种植体系中,尿素配施NBPT或者DMPP可以有效地增加水稻产量,促进水稻对氮素的吸收利用,提高氮素利用效率,NBPT和DMPP联合施用效果最理想。     

添加腐植酸与生化抑制剂的稳定性增效尿素在黑土中的施用效果

研究同时添加生化抑制剂与生物刺激素腐植酸的稳定性增效尿素在黑土中的施用效果,明确在黑土中生物刺激素腐植酸与生化抑制剂结合对尿素态氮转化的调控作用,为研究适宜黑土的生物刺激素腐植酸与生化抑制剂结合的稳定性增效尿素专用配方提供理论依据。试验以不施氮肥(CK)及施用普通尿素(N)为对照,在尿素中分别添加腐植酸(H)、脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(CP)以及各生化抑制剂与腐植酸组合,共9个处理。通过盆栽试验,监测不同处理的土壤铵态氮、硝态氮、玉米生物学指标、产量,计算土壤硝化抑制率、玉米籽粒吸氮量、玉米植株总吸氮量及尿素肥料氮利用率等指标。结果表明,相比单独施用尿素肥料,腐植酸及生化抑制剂NBPT、DMPP、CP的添加均能显著提高玉米产量、吸氮量、氮肥利用效率等,同时对土壤铵态氮及硝态氮含量有显著影响(P<0.05)。施用添加腐植酸与NBPT尿素处理相比单独添加NBPT尿素处理显著提高了玉米苗期黑土硝化抑制率、玉米株高及叶片叶绿素含量,分别提高14.03%、6.31%、3.22%,但玉米产量、植株吸氮量、氮肥利用效率、玉米茎粗及叶面积均有所下降。施用添加腐植酸与DMPP的尿素处理相比单独添加DMPP尿素处理的玉米株高、叶绿素含量分别提高7.97%、20.17%,显著降低玉米苗期黑土硝化抑制率、玉米产量、经济系数、籽粒吸氮量、叶面积,同时植株总吸氮量、氮肥利用率及茎粗有所降低(P<0.05)。施用添加腐植酸与CP的尿素处理相比单独添加CP尿素处理显著提高玉米产量、叶绿素含量、总吸氮量、氮肥利用效率(P<0.05),玉米株高、玉米籽粒吸氮量也均有提高,但玉米茎粗及叶面积有所下降(P<0.05)。在黑土中,施用添加腐植酸与CP的尿素处理可以提高玉米产量、植株吸氮量、玉米株高、叶片叶绿素含量和肥料利用率。施用添加NBPT、DMPP与腐植酸配合的尿素处理降低玉米产量、植株吸氮量、氮肥利用效率,不利于玉米产量的增加及肥料利用率的提高。在黑土玉米种植区,氮肥管理建议将腐植酸与CP结合制成新型高效稳定性增效尿素肥料施用,有利于玉米的增产及尿素肥料利用率的提高,避免将腐植酸与NBPT、DMPP配合使用。     

用于黑土的稳定性氯化铵的适宜硝化抑制剂和氮肥增效剂组合

【目的】本文研究添加不同种类硝化抑制剂的高效稳定性氯化铵氮肥在黑土中的施用效果，旨在筛选出适合旱作黑土的高效稳定性氯化铵态氮肥。【方法】在氯化铵中分别添加硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐 (DMPP)、双氰胺 (DCD)、2-氯-6-三甲基吡啶 (Nitrapyrin，CP)、氨保护剂 (N-GD) 和1种氮肥增效剂 (HFJ) 及其组合，制成9种稳定性氯化铵氮肥。以不施氮肥 (CK) 和施普通氯化铵 (CK-N) 为对照，以9种稳定性氯化铵为处理进行了等氮量盆栽试验。在玉米苗期、大喇叭口期、灌浆期和成熟期测定了土壤中铵态氮和硝态氮含量，在玉米成熟期测定植株生物量、籽粒产量和氮素含量，计算铵态氮肥的表观硝化率、硝化抑制率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力。【结果】1) 与CK-N处理相比，9个处理均显著提高玉米的产量，HFJ的效果均为最显著，可增加玉米籽粒产量3.99倍，提高氮肥吸收利用率4.98倍，显著高于8个硝化抑制剂处理 (P < 0.05)。CP + DMPP和CP + DCD处理提高玉米籽粒产量1.90～2.11倍，两个处理之间无显著差异；CP + DMPP玉米生物量显著高于CP处理，而与DMPP和DCD处理无显著差异；CP + DMPP玉米氮肥吸收利用率显著高于CP和DMPP处理，显著提高3.71倍 (P < 0.05)；2) CP + DMPP和CP + DCD土壤中铵态氮含量提高2.09～2.42倍，且显著高于CP、DMPP和DCD处理 (P < 0.05)，而硝态氮含量和土壤表观硝化率均显著降低24%和66%～68%，与CP和DCD处理存在显著差异 (P < 0.05)；苗期CP + DMPP和CP + DCD硝化抑制率高达23.9%～24.3%，显著高于CP和DCD (P < 0.05)。【结论】在黑土中，氯化铵中添加硝化抑制剂组合的硝化抑制率显著高于添加单一抑制剂，能够有效减缓土壤中铵态氮向硝态氮的转化，减少土壤中氮素损失，降低环境污染。CP + DMPP组合玉米的氮肥吸收利用率显著高于CP + DCD组合。氮肥增效剂HFJ显著增加玉米的氮素吸收量，提高氮肥利用率，从而使玉米获得高产并获得较高的收获指数和经济系数。因此，综合考虑产量和抑制硝化作用等因素，黑土区氯化铵作为玉米生产用氮肥时，建议首选添加氮肥增效剂HFJ来保证作物的高产和氮肥高利用率，也可以添加硝化抑制剂组合CP + DMPP，或者CP + DCD制备稳定性氯化铵来提高氯化铵的增产效果和氮肥利用率，减少氮素损失，降低环境污染。     

脲酶抑制剂配施比例对红壤双季稻产量的影响

在施肥量一致的前提下,研究了红壤稻田脲酶抑制剂(NBPT)与尿素的配比对双季稻产量的影响。结果表明:配施NBPT可以增加红壤稻田双季稻的产量,提高氮肥农学利用率;其中以配施0.75%NBPT处理效果最好,与不添加NBPT处理相比,水稻增产14.75%,氮肥农学利用率提高18.41%。但NBPT配施比例超过1%时,增产作用逐渐下降。因此,在每季135 kg N hm-2尿素施肥水平下,红壤稻田配施0.75%NBPT具有明显的增产效果。