硝化抑制剂对降低蔬菜硝酸盐积累的影响及其影响因素的研究进展

硝化抑制剂不仅能够提高蔬菜氮肥利用率和减少氮肥对环境的污染,有的能改善蔬菜品质。本文对硝化抑制剂对蔬菜硝酸盐累积的控制效果、作用机理、影响因素及其作用效果预测等作一综述,并对硝化抑制剂在蔬菜生产上研究与应用作了展望。     

硝化抑制剂硝基吡啶在农业和环境保护中的应用

讨论了硝化抑制剂硝基吡啶的作用机理，综述了硝基吡啶对农作物营养元素吸收、作物品质、作物产量、植物病害和毒害的影响，以及该硝化抑制剂对氮肥的淋溶损失和气态损失的影响。     

脲酶/硝化抑制剂在土壤N转化过程中的作用

综述了脲酶抑制剂/硝化抑制剂对土壤氮的转化过程:尿素水解过程、硝化过程、硝酸盐淋溶过程、反硝化过程、微生物固持过程、N矿化过程及气体挥发过程的影响和抑制剂的作用机理,并提出今后研究的发展方向,为今后如何施用抑制剂来提高土壤中氮素利用率和减少环境污染提供一定的参考价值。     

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。     

三种硝化抑制剂对小白菜产量及品质的影响

通过田间小区试验,在2种土壤和2个季节条件下研究了3种硝化抑制剂,氢醌(HQ),双氰胺(DCD)和硫脲(TU),对小白菜产量和某些品质的影响。结果表明,与对照相比,3种硝化抑制剂均能不同程度提高小白菜产量,尤以双氰胺的增产效果最显著,达10%左右;且3种硝化抑制剂在红菜园土上的增产效果均比冲积菜园土上显著。3种硝化抑制剂均不同程度地提高了小白菜对氮和磷的吸收,对钾没有明显影响。3种硝化抑制剂均能明显提高小白菜维生素C(Vc)含量,但只有双氰胺和氢醌能明显提高小白菜的可溶性糖含量。     

DMPP减少稻田土壤氮素损失的研究进展

以追求高产为目标的过量施肥不仅造成养分资源的浪费,而且由于养分流失导致对周边水体的污染。利用硝化抑制剂与氮肥配施被认为是减少农田氮素损失,提高氮肥利用率的有效途径。本文以新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(简称DMPP)为研究对象,就其特性与优势,结合稻田氮素循环的自身特点,重点介绍了DMPP对稻田氮素损失各主要环节的影响。从DMPP对稻田硝化与反硝化的作用机理、微生物影响及作用效果等方面,综述了其在减少稻田氮素损失、提高氮素利用率,降低农业面源污染风险,促进环境保护方面的作用。同时对目前研究中存在的问题和争议进行了分析讨论,对今后关于DMPP应该深入的研究方向进行了展望。     

不同硝化抑制剂的复配施用对尿素转化及土壤中氮的影响

通过室外模拟田间培养试验,研究不同硝化抑制剂及其复配后的硝化抑制效果。结果表明:不同硝化抑制剂,明显抑制了NH4+-N向NO3--N的转化。硝化抑制剂1-甲胺酰基-3,5-二甲基吡唑(CMP)有明显的抑制效果,优于4氨基-1,2,4-三唑盐酸盐(ATC)、双氰胺(DCD);硝化抑制剂CMP与DCD复配的抑制效果显著,硝化抑制率为35.6%。为了结合生产实际获得最优性价比,在硝化抑制剂复配比率方面尚需进一步研究。     

硝化抑制剂与硫磺对三种水稻土旱作条件下尿素肥料硝化作用的影响

本文对加入硝化抑制剂和硫磺的尿素肥料在我国三种水稻土旱作条件下的氮肥硝化作用过程进行研究。研究表明尿素中单加硝化抑制剂对三种供试水稻土旱作条件下的氮肥硝化作用均有抑制,但抑制的强度与土壤类型有较大关系;而尿素中同时加入硝化抑制剂与硫磺在pH为5. 16的红壤和pH 6. 05黄泥土上都表现出对氮肥硝化过程的抑制作用;硫磺对pH为7. 06的乌珊土上的硝化过程无抑制作用。本试验研究可为硝化抑制剂肥料和硫包尿素肥料的设计与使用提供一定的基础资料。     

硝化抑制剂施用对水稻产量与氨挥发的影响

通过田间微区试验,应用~(15)N标记技术研究两个施氮水平下硝化抑制剂CP施用对水稻产量、氮素利用率、氮素土壤残留和氨挥发的影响。结果表明:与推荐施氮处理(240 kg/hm~2)相比,减氮处理(180 kg/hm~2)水稻产量明显降低,但是减氮处理下施用硝化抑制剂CP后增产15.2%,差异显著,并且达到了推荐施氮处理下的产量水平。而推荐施氮处理下施用硝化抑制剂对水稻产量反而没有显著影响。施用硝化抑制剂可显著提高11.1%~25.0%的~(15)N吸收与利用效率,同时~(15)N平衡计算结果表明稻田施用硝化抑制剂减少了21.7%~28.1%的硝化?反硝化、径流等途径~(15)N损失,这可能是CP施用增加水稻产量的机理之一。然而,施用硝化抑制剂会增加54.7%~110.6%的氨挥发排放。因此,在水稻生产过程中施用硝化抑制剂CP时要进一步减施氮肥才有明显的增产效果,同时还需要采取一定的措施来控制氨挥发。     

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。     

Effect of the inhibitors nitrapyrin and sodium chlorate on nitrification and N2O formation in an acid forest soil

An acid forest soil from beech forest gaps, which were either limed or unlimed, and the undisturbed forest was investigated for the type of nitrifying populations and the process of N₂O evolution. To see whether nitrifiers were of heterotrophic or autotrophic origin, the nitrification inhibitors nitrapyrin and sodium chlorate were applied to disturbed soil samples which underwent laboratory incubations. Nitrapyrin inhibits autotrophic nitrification. In different studies, sodium chlorate has been identified as an inhibitor either of autotrophic or of heterotrophic nitrification. In the samples investigated only nitrapyrin inhibited the autotrophic nitrification occurring in the limed soil. Sodium chlorate effectively inhibited heterotrophic nitrification. In the limed forest floor samples, where most autotrophic nitrification occured, sodium chlorate showed no inhibitory effect. In another laboratory incubation experiment, N₂O evolution from undisturbed soil columns, to which the above inhibitors were applied, was investigated. In those samples, in which nitrification had been reduced, neither inhibitor significantly reduced N₂O evolution. Thus it was concluded that the contribution of nitrification to N₂O losses is negligible, and that N₂O evolution arises from the activity of denitrifying organisms. Microbial biomass and respiration measurements showed that the inhibitors did not affect microflora negatively.     

Effects of urease inhibitors on nitrification in soils

The effects of 10 urease inhibitors on nitrification in soils were studied by determining the effects of 10 and 50 parts/10⁶ (soil basis) of each inhibitor on the amounts of nitrate and nitrite produced when soils treated with ammonium sulfate (200 μg of ammonium N/g of soil) were incubated (30°C) under aerobic conditions for 14 days. The urease inhibitors used (catechol. hydroquinone, p-benzoquinone, 2,3-dimethyl-p-benzoquinone, 2,5-dimethyl-p-benzoquinone. 2,6-dimethyl-p-benzoquinone. 2,5-dichloro-p-benzoquinone, 2,6-dichloro-p-benzoquinone. sodium p-chloromercuribenzoate, and phenylmercuric acetate) were those found most effective in previous work to evaluate more than 130 compounds as soil urease inhibitors. Their effects on nitrification were compared with those of three compounds patented as soil nitrification inhibitors (N-Serve. AM. and ST).Most of the urease inhibitors studied had little effect on nitrification when applied at the rate of 10 μg/g of soil. but had marked inhibitory effects when applied at the rate of 50 μg/g of soil. None inhibited nitrification as effectively as N-Serve. but phenylmercuric acetate inhibited nitrification more effectively than did AM or ST when applied at the rate of 10 μg/g of soil. Phenylmercuric acetate, 2,5-dimethyl-p-benzoquinone, and 2,6-dimethyl-p-benzoquinone had very marked effects on nitrification when applied at the rate of 50 μg/g of soil.     

芳香族化合物对土壤硝化作用的抑制研究

Aromatic compounds (ACs) in soil can induce competitive inhibition for soil NH₃ oxidation, and nitrification inhibitors can be used to this end. A laboratory incubation experiment was performed with 12 nitroaromatic compounds (NACs), 15 amidoaromatic compounds (AACs) and 20 hydroxyaromatic compounds (HACs) to assess the inhibitory effects of ACs on soil nitrification. Based on these results, the critical and optimal concentrations of ACs were determined for better inhibitory effects. Most of the test ACs were able to inhibit soil nitrification; the effectiveness differed with soil type. Among the ACs, the NACs with m-nitryl, amino or hydroxyl and the AACs with a nitro group or a chlorine atom on aromatic ring or with a p-hydroxyl were more effective. 3-nitroaniline, 4-aminophenol and 3-nitrophenol showed the greatest potential as nitrification inhibitors. The critical concentration of these compounds in brown soil and cinnamon soil was found to be 0.5 mg kg^-1 soil. Due to the toxicity, carcinogenicity and mutagenicity of ACs, further toxicological and ecotoxicological research is necessary before ACs are used as nitrification inhibitors in agricultural and horticultural practices.     

A novel amended nitrification inhibitor confers an enhanced suppression role in the nitrification of ammonium in soil

Journal of Soils and Sediments - Nitrification inhibitor plays an important regulatory role in inhibiting the nitrification of ammonium in soils. However, most of nitrification inhibitors lack the...     

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。     

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。     

稳定性肥料发展与展望

稳定性肥料的核心是脲酶抑制剂和硝化抑制剂，是指在肥料的生产过程中添加脲酶抑制剂或硝化抑制剂，或者同时添加两种抑制剂的肥料。其良好的农学效应和环境效益为实现农业节本增效提供重要途径。近年来稳定性肥料在基础科研和生产应用领域均发展较快，本文对国内外相关研究进行系统总结，并指出未来的发展方向。首先，回顾了抑制剂的研发、作用机理等方面的进展；其次，概述了稳定性肥料的品种、生产工艺、产能及推广应用情况；最后，对稳定性肥料应用后的作物产量和环境效应进行了阐述。为了促进稳定性肥料产业的健康持续发展，未来需要进一步加强环境友好型抑制剂品种的研发；重视抑制剂保护技术的研究，以解决抑制剂作用效果持久性和稳定性的问题；加强不同抑制剂配伍协同，抑制剂与增效剂复合作用机理与技术的研究；研究开发针对不同区域、不同作物的稳定性专用肥料。