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。     

生化抑制剂组合与施肥模式对黄泥田稻季田面水及 渗漏液氮素动态变化的影响

采用二因素随机区组设计,研究生化抑制剂组合(N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、N-丙基硫代磷酰三胺(NPPT)和2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP))与施肥模式(一次性施肥和分次施肥)互作对黄泥田稻季田面水和渗漏液氮(N)素浓度动态变化特征的影响。结果表明,黄泥田稻季田面水和渗漏液中N素形态分别以NH4+-N和NO–3-N为主。基肥施用后,稻田田面水中NH4+-N和总氮(TN)浓度于第1天达到峰值后降低,第6天分别降为峰值的57.9%～69.1%、41.9%～59.0%(一次性施肥)和29.9%～60.7%、60.9%～69.7%(分次施肥);稻田渗漏液中NO–3-N和TN浓度于第1～3天达到峰值后降低,第6天分别降为峰值的51.4%～56.5%、56.6%～61.6%(一次性施肥)和45.3%～57.5%、51.1%～59.6%(分次施肥)。不同施肥模式下,硝化抑制剂CP会提高田面水NH4+-N浓度,而脲酶抑制剂NBPT/NPPT或配施CP有效抑制脲酶活性,降低田面水NH4+-N峰值;CP显著降低渗漏液NO–3-N浓度,且CP或配施NBPT/NPPT有效抑制硝化作用,降低渗漏液NO–3-N峰值。新型脲酶抑制剂NPPT单独施用及与CP配施的稻田田面水和渗漏液N素浓度动态变化特征与NBPT相似。总之,生化抑制剂与适宜的氮肥运筹相结合更能有效延缓黄泥田中尿素水解,抑制硝化作用,减少N素径流和渗漏损失。     

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。     

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。     

NBPT与DMPP不同剂量组合对尿素氮转化的影响

采用室内模拟试验的方法,探讨了脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)的不同浓度组合对尿素氮转化的影响。结果表明,NBPT与DMPP不同浓度组合均不同程度的延缓了尿素的水解,使尿素N水解产物更加以NH4+-N形态保持在土壤中;延缓了硝化作用进程并减少了硝酸盐在土壤累积,在此基础上增加了土壤有效态N含量。综合不同浓度组合对尿素水解的抑制、土壤NH4+-N和NO3--N含量变化、硝化作用抑制效果、土壤有效态N水平等指标并结合成本考虑,NBPT和DMPP分别为0.1%和0.5%施氮量时为最适宜的组合。     

水田土壤氮转化相关因子对多年施用缓/控释尿素的响应

研究持续施用不同种缓/控释尿素肥料对棕壤水田基本化学性质、与氮转化相关酶以及微生物量等生物学活性的影响。采用7 a连续施用不同种缓/控释尿素肥料的水田定位试验,试验处理为单施尿素(U),添加脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、氢醌(HQ),硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、双氰胺(DCD)制成不同种缓释尿素肥料,以及硫包膜尿素肥料(SCU)和树脂包膜尿素肥料(PCU)。持续7 a施用缓/控释尿素肥料后,棕壤水田土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、有效磷呈下降趋势,速效钾、p H值呈上升趋势。SCU、PCU、HQ+DCD+U和NBPT+DMPP+U的铵态氮(NH4+-N)含量显著高于U,SCU、PCU和未施肥处理的硝态氮(NO3--N)含量显著高于U。未施肥处理和U的土壤脲酶活性低于其他的处理,PCU和SCU土壤硝化作用潜势大于其他处理。未施肥、HQ+U、HQ+DCD+U、NBPT+DMPP+U、PCU和SCU处理土壤硝酸还原酶活性高于U。持续施用缓/控释尿素肥料对土壤微生物量碳含量影响不大,未施肥处理土壤微生物量氮最高,持续施用缓/控释尿素肥料降低了棕壤水田土壤微生物活性。综合考虑土壤化学性质和土壤生物活性以及水田这个特殊环境,在棕壤水田中持续7 a施用SCU与PCU尿素肥料作用效果好于其他尿素肥料。     

施氮对高肥力稻田氮肥利用率及土壤-水体铵氮损失的影响

研究稻田不同施氮量下的农学效率和环境效应,对水稻高效优质环境保护型生产和合理施肥具有重要意义。在平湖稻区研究了不同施氮下水稻边际利润、最佳经济施肥量以及不同时期氮素利用率、土壤固定态铵、碱解氮及田面水铵氮浓度的动态变化。结果表明,当地水稻最佳经济施肥量为235kg N/hm2;施氮225kg/hm2时当季氮肥利用率仅为31.2%。土壤固定态铵以及碱解氮含量均在水稻生长时期内逐渐下降,但随施氮量的增加而增加。低氮处理促使土壤固定态铵含量有较大增幅,而高氮处理则使土壤碱解氮含量有较大增幅。在水稻不同生长时期的施肥后一个星期内,高于225kg N/hm2处理田面水NH4+-N急剧上升而后急剧下降;而75,150kg N/hm2处理田面水NH4+-N一直低于2mg/L。可见,浙北地区氮肥施用量保持在225kg/hm2为宜,过量施氮(超过225kg/hm2)将超过水稻的正常生长需求,造成土壤固铵量饱和,引起土壤碱解氮含量急剧上升,并导致田面水NH4+-N含量急剧上升。     

NBPT/DMPP对白浆土中尿素态氮转化调控效果研究

采用室内恒温、恒湿培养方法,研究不同剂量NBPT、DMPP及其组合对尿素态氮在三江平原白浆土中的转化作用效果.研究表明,NBPT在白浆土上的作用时间不到14天.NBPT可以有效减少尿素的水解,2.5％NBPT效果好于0.5％NBPT.DMPP有效抑制白浆土中NH4+-N向NO3+-N的转化,其有效调控时间长达45天以上,1％DMPP与5％DMPP作用效果相差不大.NBPT和DMPP组合处理作用效果优于仅添加NBPT或者DMPP处理.0.5％NBPT+1％DMPP组合处理可以有效地抑制尿素水解和保持土壤中大量的氮以NH4+-N的形式存在.     

添加脲酶抑制剂NBPT对麦秆还田稻田氨挥发的影响

氨挥发是稻田氮素损失的重要途径,为探明脲酶抑制剂NBPT对小麦秸秆还田稻田中氨挥发的影响,采用密闭室通气法,在太湖地区乌珊土上,研究了脲酶抑制剂n-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)对小麦秸秆还田稻田中施肥后尿素水解和氨挥发动态变化的影响。结果表明:稻田氨挥发损失主要集中在基肥和分蘖肥时期。添加NBPT可明显延缓尿素水解,推迟田面水NH4+-N峰值出现的时间,并降低NH4+-N峰值,降低了田面水氨挥发速率和挥发量。NBPT的效果在基肥和分蘖肥施用后尤为明显,不加NBPT时施入的尿素在2~3 d内基本水解彻底,NH4+-N和氨挥发速率在第2 d即达到峰值,两次施肥后NH4+-N峰值分别为132.3 mg·L-1和66.3mg·L-1,氨挥发峰值为15.6 kg·hm-2·d-1和10.4 kg·hm-2·d-1;而添加NBPT后,NH4+-N峰值推迟至施肥后第4 d出现,NH4+-N峰值降至70.7 mg·L-1和51.6 mg·L-1,氨挥发峰值降至4.7 kg·hm-2·d-1和2.6 kg·hm-2·d-1。添加NBPT使稻田氨挥发损失总量从73.3 kg(N)·hm-2(占施氮量的24.4%)降低至34.5 kg(N)·hm-2(占施氮量的11.5%),降低53%。在添加小麦秸秆稻田中添加NBPT通过延缓尿素水解而显著降低了氨挥发损失。     

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。     

石灰氮对土壤中尿素转化的影响

Laboratory incubation experiment was conducted to study the effect of lime nitrogen(LN) on transfor-mation of urea-N in three paddy soils.The results showed that LN had an inhibitory effect on urease activity in these soils especially in the first 5 days.and that in the first 20 days of incubation,the amount of NH4^ -N derived from urea was lower in the soil with LN than in the soil without LN,While after 30 days the amount of NH4^ -N was higher in the mature haplic paddy soil developed on Quaternary red clay (MHPS)with LN than that in the soil without LN.The amount of NH3-N volatilized was decreased in the earlier stage and increased in the later stage of incubation in the MHPS by the addition of LN.     

醋酸棉酚对土壤脲酶活性的抑制作用

采用实验室模拟培养、测定剩余尿素量的方法,对醋酸棉酚作为一种新型脲酶抑制剂进行初步研究,并探讨醋酸棉酚对红壤脲酶活性抑制作用的影响因素。结果表明,醋酸棉酚与尿素混合施用,培养2d,1%醋酸棉酚(相对于尿素质量)的脲酶抑制率为53.57%。土壤持水量对脲酶活性有较大影响,且在脲酶活性高时,醋酸棉酚的脲酶抑制作用更强。随着温度的升高,醋酸棉酚对土壤脲酶的抑制作用越来越明显,且表现出混合性抑制的特征。醋酸棉酚提前施用7d,尿素回收率从混合施用的73.64%增加到99.00%,说明改进施用方式可大幅度提高醋酸棉酚的脲酶抑制效果。     

脲酶抑制剂不同用量对土壤氮素供应的影响

为研究在红壤双季稻田脲酶抑制剂适宜的添加比例,采用田间小区试验研究不同水平的脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)对双季稻田土壤氮素转化的影响。本文设置NBPT的施用量为尿素的0. 5%、0. 75%、1. 0%、1. 25%、1. 5%5个水平。结果表明:与农民习惯施氮(单施尿素N 135 kg/hm~2)处理相比,NBPT与尿素的比例1. 0%时,对早、晚稻的产量与氮素回收率均无显著影响,当NBPT添加比例为1. 0%、1. 25%、1. 5%时,早、晚稻的产量以及氮素回收率均显著提高,且添加量在1. 0%与1. 5%的两个处理之间无显著差异;与单施尿素相比,添加NBPT大于1. 0%时,土壤脲酶活性和铵态氮含量在分蘖期显著降低,铵态氮含量在孕穗期显著升高,而硝酸还原酶活性、硝态氮含量及微生物量碳、氮含量始终无明显差异,孕穗期的脲酶活性也无显著差异;通过逐步回归分析发现,水稻分蘖期与孕穗期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,由此可知,添加NBPT可保持孕穗期较高的土壤铵态氮含量可能是其增产与提高氮肥利用率的主要原因,NBPT在稻田的适宜添加量为尿素用量的1. 0%以上。     

脲酶抑制剂氢醌对土壤脲酶动力学行为的调控效应

研究了不同温度条件下脲酶抑制剂氢醌(HQ)对东北3种典型土壤(白浆土、棕壤、褐土)脲酶动力学参数的影响。结果表明,土壤类型、培养时间、培养温度及其相互作用均显著影响土壤脲酶动力学参数。与对照相比,加入HQ使土壤脲酶米氏常数(Km)增加,最大反应速率(Vmax)降低,表明HQ对土壤脲酶的作用机理属于混合型抑制。与白浆土相比,棕壤和褐土脲酶动力学参数受HQ的影响程度较大,表明高肥力土壤生物学活性较稳定。随着培养时间延长,土壤脲酶Km降低,Vmax和Vmax/Km增加。随着温度升高,土壤脲酶Km和Vmax增加,Vamx/Km无规律性变化。相关性分析表明,土壤脲酶动力学参数Km、Vmax和Vmax/Km与p H值、有机质、全氮、碱解氮和质地组成之间存在显著相关关系。     

Effects of Fertilizer Additives on Ammonia Loss after Surface Application of Urea–Ammonium Nitrate Fertilizer

The purpose of this study was to measure the effect of additives on ammonia loss when used with urea–ammonium nitrate fertilizer (UAN). The fertilizer additives were ammonium thiosulfate (ATS), calcium thiosulfate (CaTS), N-(N-butyl) thiophosphoric triamide (Agrotain, AG), AG + CaTS, or a maleic-itaconic copolymer (Nutrisphere-N, NSN). Four greenhouse studies were conducted, with small fertilizer droplets applied to bare soil, large fertilizer droplets applied to bare soil, small fertilizer droplets applied to soil with 50% straw cover, and large fertilizer droplets applied to soil with 50% straw cover. Ammonia volatilizing from the soil surface was trapped in phosphoric acid and determined by steam distillation. Averaged across all four experiments, the percentage reductions of ammonia loss after 14 days, compared to unamended UAN, were 40% for UAN + ATS, 40% for UAN + CaTS, 51% for UAN + AG, 65% for UAN + AG + CaTS, and 11% for UAN + NSN.     

包膜脲酶抑制剂增效尿素对小麦生长的影响及其机理研究

为有效提高尿素氮利用率,促进新型缓/控释氮肥的研发。在盆栽试验条件下,研究了脲酶抑制剂氢醌(HQ)部分或全部包膜与尿素掺混施用对小麦生长及土壤不同形态氮素含量和脲酶活性的影响。试验共设5个处理:对照(CK)、普通尿素(U)、U+普通HQ(SRU1)、U+包膜HQ(SRU2)和U+30%普通HQ+70%包膜HQ(SRU3)。结果表明:与SRU1相比,包膜HQ能够促进小麦生长,改善小麦产量构成,增加小麦产量,并提高氮素利用率,其中SRU2、SRU3分别增加了小麦产量的34.71%,56.54%;与SRU2相比,SRU3处理中普通HQ与包膜HQ配合施用前期能够有效抑制尿素水解,维持土壤中NH_4~+—N的适宜浓度,后期能增加土壤NH_4~+—N含量,保证土壤有效氮的持续供应,减少氮素损失,使小麦整个生育期内土壤脲酶活性维持在较低水平。综上,HQ部分包膜与尿素掺混施用的SRU3处理土壤氮的供应能力最强,氮素利用率最高,对小麦生长的促进作用最显著。     

棕壤线虫对尿素配施尿酶抑制剂和硝化抑制剂的响应研究

Effects of urea amended with urease and nitrification inhibitors on soil nematode communities were studied in a Hapli- Udic Argosol （Cambisol, FAO） in Liaoning Province of Northeast China. A completely random design with four treatments, i.e., conventional urea （CU）, slow-release urea amended with a liquid urease inhibitor （SRU1）, SRU1 ＋nitrification inhibitor dicyandiamide （SRU2）, and SRU1 ＋ nitrification inhibitor 3,5-dimethylpyrazole （SRU3） and four replicates were applied. Thirty-nine genera of nematodes were identified, with Cephalobus and Aphelenchus being dominant; and in all treatments, the dominant trophic group was bacterivores. In addition, during the growth period of spring wheat （Triticum aestivum L.）, soil urease activity was lower in SRUs than in CU. The numbers of total nematodes and bacterivores at wheat heading and ripening stages, and omnivores-predators at ripening stage were higher in SUR3 than in CU, SRU1 and SRU2 （P 〈 0.05）.