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。     

脲酶/硝化抑制剂减少农田土壤氮素损失的作用特征

氮肥过量施用加剧了农田土壤氮素损失,如增加NH_3挥发、N_2O排放及硝酸盐淋洗等,这将降低空气和水体质量并对全球气候产生负面影响。脲酶抑制剂和硝化抑制剂可延缓土壤氮素转化,降低土壤活性氮对环境的负面效应,因此在农业生产中被广泛应用,如N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)。本文重点阐述了脲酶抑制剂NBPT和硝化抑制剂DMPP、DCD在农田土壤中的作用机制及其对环境和农学效应的影响,并揭示影响其施用有效性的主要因素。大多数研究结果表明,NBPT与尿素或有机肥配合施用后能够减少土壤NH_3挥发、N_2O排放和NO_3~-淋洗,并提高作物产量、品质及氮肥利用率;与NBPT类似,两种典型硝化抑制剂DCD和DMPP均能降低土壤N_2O排放和NO_3~-淋洗并提高作物产量,但某些环境条件下也会增加土壤NH_3挥发损失。不同农田生态系统中脲酶/硝化抑制剂的作用效果与抑制剂种类、降雨或灌溉量、土壤p H值和黏粒含量等因素有关。在未来的生产实践中,应根据抑制剂在不同土壤环境下的作用特征来更加科学合理地施用抑制剂。     

脲酶/硝化抑制剂对尿素氮在白浆土中转化的影响

采用室内恒温培养方法,研究了脲酶抑制剂（NBPT）、硝化抑制剂（DMPP）及其协同对尿素氮在三江平原白浆土中转化作用效果。研究表明,在白浆土中NBPT有效作用时间小于13 d,作用时间较在棕壤和黑土中短;对土壤中铵态氮、硝态氮及表观硝化率影响与普通尿素基本一致。NBPT与DMPP组合缓释尿素施入4-7 d,能够有效抑制脲酶活性,减缓尿素水解;只添加DMPP与添加NBPT与DMPP协同作用对抑制铵态氮硝化作用效果相同,二者能保持土壤中NH4+-N高含量时间超过80 d。DMPP作用时间可达80 d以上,能有效抑制NH4+-N向NO3--N的转化;在第80 d,土壤中仍有54.58%～56.85%的氮以铵态氮形式存在,表观硝化率只有50%左右。DMPP抑制硝化作用效果十分显著,因此,在白浆土中施用添加NBPT缓释尿素、DMPP缓释尿素、NBPT与DMPP缓释尿素时,应首选添加1%DMPP的缓释尿素肥料。     

生化抑制剂和腐植酸联合添加对尿素在黑土水稻种植中氮素供应稳定性的影响

  目的  研究同时添加不同种生化抑制剂和腐植酸后尿素在黑土区水田的施用效果,为黑土区稻田新一代高效稳定性尿素肥料的研制提供理论依据。  方法  采用盆栽方法,以不施氮肥（CK）及施用尿素（N）为对照,通过测定水稻土中的氮素转化特征及水稻生理指标、产量及氮肥利用效率等的影响,探究添加腐植酸（HA）、N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-三甲基吡啶（CP）及腐植酸分别与三种生化抑制剂组合制成的7种稳定性尿素肥料改善氮素供应稳定性的差异。  结果  ①相比单施普通尿素,添加腐植酸及NBPT、DMPP、CP均能提高水稻产量、吸氮量及尿素氮肥利用效率。② 相比单独施用NBPT,尿素联合添加NBPT和腐植酸后能有效抑制土壤硝化作用,分别提高水稻株高、分蘖数和叶绿素含量1.84%、13.38%和2.80%,但会降低水稻产量、叶面积指数、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力。③ 相比单独施用DMPP,尿素联合添加腐植酸、DMPP能分别提高水稻株高、分蘖数和叶绿素含量3.04%、5.20%和3.71%,显著降低土壤硝化抑制率、水稻产量、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力（P < 0.05）。④ 相比单独施用CP,尿素联合添加腐植酸、CP提高了土壤速效氮含量、水稻株高、分蘖数、叶绿素含量、生物产量,显著提高水稻籽粒产量、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力（P < 0.05）。  结论  腐植酸与CP联合添加制成新型稳定尿素肥料用于在东北黑土区水稻栽培,有利于作物增产及氮肥利用率的提高。     

尿素添加硝化抑制剂DMPP对稻田土壤不同形态矿质态氮的影响

采用小粉土和青紫泥两种典型土壤种植水稻,研究尿素添加新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）对土壤氮素转化及水稻生物学效应的影响。结果表明,水稻田施用含DMPP硝化抑制剂的尿素,与常规尿素处理相比,小粉土和青紫泥土壤中铵态氮浓度分别增加94.6%-97.9%和55.4%-65.1%,硝态氮浓度下降49.0%-81.3%和33.9%-83.7%,亚硝态氮浓度下降46.9%-90.9%和53.7%-90.2%。添加DMPP抑制剂于尿素,小粉土和青紫泥处理水稻的产量增加24.9%和14.2%,生物量增加20.6%和14.4%,吸氮量增加15.3%和22.5%。DMPP抑制剂可有效保持土壤高铵态氮浓度、低硝态氮与亚硝态氮浓度,促进水稻对氮素的吸收利用,提高氮素利用率。     

会理县烟区土壤肥力状况综合评价

会理县是四川主要的烤烟种植区之一,基于会理县主要植烟乡镇269份土壤样品的养分指标,运用模糊综合评价法对会理县燥红壤、红壤、棕壤、黄棕壤、紫色土、水稻土和石灰岩土七种植烟土壤进行综合肥力评价。结果表明会理烟区7种土壤类型的肥力综合指数是:石灰岩土黄棕壤水稻土红壤棕壤紫色土燥红壤;石灰岩土和黄棕壤Ⅰ级土壤所占比例较大;水稻土Ⅱ级和Ⅲ级分布较多;棕壤、紫色土、燥红壤大部分为Ⅳ级;红壤各等级分布比较平均。各土壤类型肥力状况差异较大,石灰岩,黄棕壤和水稻土相比较优,红壤、棕壤、紫色土和燥红壤要根据具体情况进行肥力改造。     

海带多糖与生化抑制剂结合的稳定性尿素在黑土和黄土水稻上的施用效果

为研发在黑土及黄土上种植水稻专用的新一代高效稳定性尿素肥料,采用盆栽试验研究添加生物刺激素海带多糖与不同种生化抑制剂的的施用效果。试验以不施氮肥(CK)及单独施用尿素肥料(N)为对照,将海带多糖(L)、N—丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、3,4—二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)及海带多糖与2种生化抑制剂的组合,分别添加至尿素肥料中制成5种新型高效稳定性尿素肥料作为试验处理,研究不同配方的高效稳定性尿素肥料在黑土和黄土中的氮素转化特征、水稻生长指标、产量及氮肥利用效率。结果表明:海带多糖的添加能在一定程度上抑制土壤硝化作用,使黑土及黄土的水稻生物产量分别提高13.88%,1.21%,籽粒产量分别提高42.18%,25.83%,氮肥利用效率也有所提高。海带多糖与NBPT抑制土壤硝化作用具有良好的协同效应,相比NBPT单一施用,黑土及黄土的水稻生物产量分别降低6.87%,1.30%,籽粒产量分别降低8.15%,4.11%,氮肥利用效率也均有所降低。相比DMPP单独施用,海带多糖的添加具有促进水稻生长的效果,在黄土中二者配合施用,水稻生物与籽粒产量分别提高0.63%,2.64%,有利于植株对氮素的吸收及氮肥利用效率的提高,在黑土中二者配合施用,水稻生物产量及籽粒产量分别降[JP]低10.52%,1.50%,植株吸氮量及氮肥利用效率也有所降低,黑土中二者配合施用存在负效应。建议在黄土地区种植水稻将DMPP与海带多糖结合制成高效稳定性尿素肥料施用,有利于水稻增产及氮肥利用效率的提高。     

不同硝化抑制剂对稻季N2O排放、NH3挥发和水稻产量的影响

为了筛选出在水稻生产中应用效果更佳的硝化抑制剂，探讨三种不同硝化抑制剂对水稻季N2O排放、NH3挥发、水稻产量和氮肥利用率的影响。本研究在太湖地区开展水稻季田间小区试验，在尿素中分别添加化学合成硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶（CP）和3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）以及生物硝化抑制剂对羟基苯丙酸甲酯（MHPP）。结果表明，与单施尿素处理相比，尿素添加三种硝化抑制剂能显著减少N2O排放总量，抑制效果表现为DMPP（31.71%）>MHPP（30.40%）>CP（27.83%），不同硝化抑制剂间减排效果无显著差异；添加硝化抑制剂均显著增加了NH3挥发总量，促进作用表现为CP（58.7%）>DMPP（40.3%）>MHPP（25.3%），不同硝化抑制剂间差异显著；添加硝化抑制剂的增产幅度为MHPP（4.9%）>CP（3.3%）>DMPP（1.1%），不同硝化抑制剂间无显著差异，氮肥表观利用率显著增加，表现为MHPP（15.7%）>CP（13.8%）>DMPP（10.9%），但不同硝化抑制剂间无显著差异；综合考虑活性气态氮损失量和水稻产量，三种硝化抑制剂相比单施尿素均显著增加了单位产量活性气态氮排放强度，增加幅度表现为CP（50.3%）>DMPP（35.0%）>MHPP（17.8%），CP显著高于DMPP和MHPP。综合比较，生物硝化抑制剂MHPP在水稻生产中增效减排的作用优于化学合成硝化抑制剂CP和DMPP，但在生产应用中要与其他NH3挥发减排措施相结合，更好的发挥其增效减排潜力，推动农业绿色可持续发展。     

添加NBPT/DMPP/CP的高效稳定性尿素在黑土和褐土中的施用效应

  【目的】  研究添加脲酶/硝化抑制剂的高效稳定性尿素在黑土和褐土中的作用效果,为科学合理选择抑制剂提供科学依据。  【方法】  以春玉米为试材,采用东北典型的黑土和褐土进行盆栽试验。供试抑制剂包括N-丁基硫代磷酰三胺 (NBPT)、3, 4-二甲基吡唑磷酸盐 (DMPP)、2-氯-6 (三氯甲基)-吡啶 (CP)。试验设不施氮肥 (U0)、施普通尿素 (U),和在尿素中添加NBPT、DMPP、CP、NBPT+DMPP、NBPT+CP、DMPP+CP,共8个处理。在玉米苗期、大喇叭口期、灌浆期、成熟期取样,测定土壤尿素态氮、NH₄+-N和NO₃–-N含量,计算硝化抑制率,玉米抽雄吐丝后测定棒三叶叶面积和叶绿素含量,收获后测定玉米生物量、氮素含量等指标。  【结果】  1) 与普通尿素 (U) 相比,黑土上添加NBPT+DMPP、NBPT+CP处理玉米苗期土壤中NH₄+-N含量分别提高1.32、0.96倍,NO₃–-N含量分别降低1.35、1.04倍,玉米叶面积增加,叶片叶绿素含量增高。褐土中,添加DMPP+CP处理在玉米苗期土壤NH₄+-N含量提高3.09倍,NO₃–-N含量降低1.49倍,玉米叶绿素含量提高1.61倍,显著高于对照和单一抑制剂处理。2) 在黑土中,与普通尿素相比,添加NBPT+DMPP、NBPT+CP处理的玉米籽粒产量分别增加1.64和2.18倍;氮素表观利用率分别提高3.02和3.34倍,高于其他处理。褐土添加DMPP+CP处理的籽粒产量增加1.41倍,氮素表观利用率提高4.98倍,高于其他处理。  【结论】  在黑土中,尿素配施NBPT+DMPP、NBPT+CP可以有效抑制NH₄+-N向NO₃–-N的转化,增加玉米氮素吸收量,提高氮肥利用率,从而获得较高的产量,是黑土栽培玉米施用氮肥的最佳选择。褐土中,DMPP+CP的硝化抑制率显著高于添加单一抑制剂,有效抑制铵态氮的硝化作用,减少氮素损失,增加玉米氮素吸收量,从而使玉米高产,因此,添加DMPP+CP是制备褐土玉米专用高效稳定性尿素的最好选择。     

白浆土中抑制剂不同浓度组合对尿素态氮的转化作用效果

采用室内培养方法,研究NBPT、DMPP不同浓度的4种组合对尿素氮素在三江平原白浆土转化的影响,以寻求适合三江平原白浆土的抑制剂最佳组合。结果表明,抑制剂组合均能有效地减缓尿素水解,抑制NH4+-N向NO3--N的转化,使NH4+-N在白浆土中较长时间内保持较高含量,减少硝酸盐的产生;0.25%和0.5%浓度NBPT在白浆土中有效作用时间达到10 d以上,低于在黑土和棕壤中的14 d以上,0.5%浓度NBPT效果更好;在培养第80 d,抑制剂组合土壤中仍有54.58%～55.82%的氮以铵态氮形式存在,表观硝化率只有约50%,说明DMPP在白浆土中的有效作用时间可达80 d以上,高于在黑土和棕壤中70 d。4种抑制剂不同浓度组合中,以0.5%NBPT+0.5%DMPP作用效果最好,是适宜白浆土的最佳浓度组合。