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。     

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。     

脲酶抑制剂NBPT对油菜生长及品质的影响

在盆栽条件下研究尿素中添加脲酶抑制剂NBPT为纯氮施入量的0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%时对油菜(Brassica campestris L.)生长和品质的影响。结果表明,添加NBPT能显著提高油菜生物产量28.3%～33.7%,降低植株体内硝酸盐累积量4.2%～32.6%,同时可不同程度提高植株全氮含量、吸氮量以及氮肥利用率。油菜Vc含量在NBPT1.0%用量时达到最高,吸氮量和氮肥利用率均在NBPT0.5%水平达到最佳,同时又未显著降低Vc和可溶性糖含量。因此,从经济效益考虑,推荐NBPT0.5%用量为本试验条件下的最佳用量。     

脲酶抑制剂NBPT对鸡粪好氧堆肥的保氮效果

利用堆肥反应器, 以鸡粪和蘑菇渣为原料进行好氧堆肥, 在堆肥中添加不同浓度的脲酶抑制剂NBPT, 研究其对堆肥氮素转化的影响及保氮效果。结果表明: 添加不同浓度的脲酶抑制剂NBPT对堆肥进程中温度无显著影响, 在堆肥的高温阶段可有效控制堆料pH的升高, 在堆肥高温前期的0~10 d可有效降低堆肥的脲酶活性, 在堆肥中后期10~25 d明显提高全氮含量。堆肥25 d后, 添加0.04 mL·kg^-1、0.08 mL·kg^-1、0.16 mL·kg^-1脲酶抑制剂NBPT分别比CK减少氮素损失6.61%、4.89%和13.51%。堆肥过程中, 堆料铵态氮含量呈升-降-升-降的双峰趋势, 且大部分时间CK处理的铵态氮含量高于添加脲酶抑制剂NBPT处理, 且CK处理铵态氮的两次升高速度均高于添加脲酶抑制剂NBPT处理。在堆肥的升温和高温期硝态氮含量不稳定, 但堆肥结束时, 各添加脲酶抑制剂NBPT处理的硝态氮含量显著高于CK处理。本试验结果表明, 在堆肥过程中添加脲酶抑制剂NBPT可延缓鸡粪中的尿素态氮向铵态氮的转化, 增加堆肥成品中的硝态氮含量。在畜禽粪好氧堆肥中加入脲酶抑制NBPT可起到一定的保氮作用。     

脲酶抑制剂在稻田中的应用效果

室内及田间试验表明，在晚稻田上施用氮肥抑制剂，能降低氮素挥发损失，从而提高水稻产量，在供试抑制试中，以除层尿素＞硼砂＋氢醌＞２０％乙草胺＞硼砂＝氢醌，它们分别比单施尿素的稻田增产１０－２０％之间，并提高尿素氮利用率９．４－３０．９％。     

新型脲酶抑制剂的试验研究

应用不同煤尖及加工方式生产的二种腐植酸类物质作为脲酶抑制剂，进行了二年盆栽一年田间小区的试验研究。表明了选用煤炭腐植酸类物质作为脲酶抑制剂是不行的。它即能减缓尿素分解，以提高尿素利用率和减少氮素对环境的污染，又能显著地改善作物根系活性和对土壤养分的有效利用率。且其原料易得、加工简便、对环境无污染，对生物无毒害，并在开发利用我化煤之类资源的同时，又改善了环境条件。     

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。     

脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田氨挥发的影响

采用密闭室间歇通气法和15N标记技术研究了尿素施入稻田后氨挥发损失特征以及脲酶抑制剂(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)对稻田氨挥发损失的影响。结果表明,稻田施用尿素后第4天氨挥发速率达到峰值,氨挥发损失主要发生在施肥后21天内。与单施尿素处理相比,添加NBPT处理的氨挥发速率峰值降低27.04%,累积氨挥发损失量降低21.65%;NBPT与DMPP配施时,氨挥发速率峰值降低12.95%,累积氨挥发损失量降低13.58%;而添加DMPP时,氨挥发速率峰值增加23.61%,累积氨挥发损失量与单施尿素的差异不显著。相关性分析表明,地表水中铵态氮浓度和pH值与氨挥发速率均达极显著正相关,说明二者是影响氨挥发速率的主要因素,而气温、 地温和水温与氨挥发速率的相关性不显著。与单施尿素相比,添加脲酶抑制剂可显著增加稻谷产量。脲酶抑制剂与硝化抑制剂配合施用可更有效地提高氮肥的回收率。综合降低氨挥发、 提高水稻产量及地上部氮肥回收率的效果,添加脲酶抑制剂以及脲酶抑制剂与硝化抑制剂配施的两个处理效果较为理想,硝化抑制剂不宜单独添加。     

硝化/脲酶抑制剂在农业中的应用

硝化/脲酶抑制剂对于解决氮肥,特别是尿素及含尿素肥料施用带来的问题已经显示其效果和很好的应用前景。大量的实验室和田间实验表明,与传统肥料相比,添加硝化/脲酶抑制剂的肥料对尿素氮的转化、氨的挥发、土壤中的硝化、反硝化作用以及作物产量、环境效益等方面起到了积极的作用。当今,在世界肥料市场已经有几十种抑制剂申请了专利,其中有四种抑制剂西吡(Nitrapyrin)、双氰胺(DCD)、n-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和氰醌(HQ)大量应用于农业生产。     

脲酶/硝化抑制剂双控下红壤性水稻土氮素变化特征

以红壤性水稻土为对象,设置大田试验处理:不施肥(CK)、单施氮肥(U)、氮肥配施0. 5%脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)与1%硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)(U+N/D)、氮肥配施1%NBPT与2%DMPP [U+2 (N/D)],研究4种施肥组合下双季稻土壤脲酶、土壤NH+4-N、田面水NH+4-N和NO-3-N的变化特征。结果表明,与CK和U处理相比,各施肥处理在施肥后第1～15 d,土壤脲酶活性、土壤NH+4-N、田面水NH+4-N含量增加,田面水NO-3-N含量无显著变化。与U+2 (N/D)处理相比,早稻中U+N/D处理的脲酶活性显著增加了0. 03～0. 70 mg·g-1,土壤NH+4-N含量显著增加了19. 11～61. 44 mg·kg-1,田面水NH+4-N含量显著增加了34. 48～40. 70 mg·L-1。相关分析表明,土壤NH+4-N与土壤脲酶、田面水NH+4-N均呈显著负相关,田面水NH+4-N与土壤脲酶、田面水NO-3-N均呈显著正相关(P 0. 05)。综上,与其他处理相比,U+N/D处理是在短期内有效提高土壤脲酶活性、土壤NH+4-N和田面水NH+4-N含量的最优处理,合理配施尿素及0. 5%脲酶抑制剂NBPT和1%硝化抑制剂DMPP能够显著提高NH+4-N供水稻吸收,减少氮素损失。     

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。     

脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤硝化、反硝化功能菌的影响

[目的]在农业生产中,脲酶抑制剂(urease inhibitor,UI)与硝化抑制剂(nitrification inhibitor,NI)常作为氮肥增效剂来提高肥料利用率。本文研究了在我国南方红壤稻田施用脲酶抑制剂与硝化抑制剂后,土壤中氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)以及反硝化细菌的丰度以及群落结构的变化特征,旨在揭示抑制剂的作用机理及其对土壤环境的影响。[方法]试验在我国南方红壤稻田进行,共设5个处理:1)不施氮肥(CK);2)尿素(U);3)尿素+脲酶抑制剂(U+UI);4)尿素+硝化抑制剂(U+NI);5)尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+UI+NI),3次重复。脲酶抑制剂与硝化抑制剂分别为NBPT[N-(n-butyl)thiophosphrictriamide,N-丁基硫代磷酰三胺]和DMPP(3,4-dimethylpyrazole phosphate,3,4-二甲基吡唑磷酸盐)。通过荧光定量PCR(Real-time PCR)研究水稻分蘖期与孕穗期抑制剂对三类微生物标记基因拷贝数的影响,并分析土壤铵态氮、硝态氮与三种菌群丰度的相关性;利用变性梯度凝胶电泳(DenaturingGradient Gel Electrophoresis,DGGE)分析抑制剂对土壤AOB、AOA以及反硝化细菌群落结构的影响,并对优势菌群进行系统发育分析。[结果]1)荧光定量PCR结果表明,施用氮肥对两个时期土壤中AOB的amoA基因与反硝化细菌nirK基因的拷贝数均有显著提高,而对AOA的amoA基因始终没有明显影响;AOB与nirK反硝化细菌的丰度与两个时期的铵态氮含量、分蘖期的硝态氮含量呈极显著正相关,与孕穗期的硝态氮含量相关性不显著;DMPP仅在分蘖期显著减少了AOB的amoA基因拷贝数,表明DMPP主要通过限制AOB的生长来抑制稻田土壤硝化过程;NBPT对三类微生物的丰度无明显影响;2)DGGE图谱表明,在分蘖期与孕穗期,施用氮肥均明显增加了图谱中AOB的条带数,而对AOA却没有明显影响;氮肥明显增加了孕穗期反硝化细菌的条带数;与氮肥的影响相比,抑制剂NBPT与DMPP对AOA、AOB以及反硝化菌的群落结构影响甚微;系统发育分析结果表明,与土壤中AOB的优势菌群序列较为接近的有亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌。[结论]在南方红壤稻田中,施入氮肥可显著提高AOB与反硝化细菌的丰度,明显影响两种菌群的群落结构,而AOA较为稳定;NBPT对三类微生物的群落结构丰度无明显影响;硝化抑制剂DMPP可抑制AOB的生长但仅表现在分蘖期,这可能是其缓解硝化反应的主要途径;这也说明二者对土壤生态环境均安全可靠。     

水稻田中氮肥损失研究进展

综述了水稻田中氮肥损失及减少氮肥损失的措施。主要涉及稻田中氮肥的损失途径、损失程度、测试方法及减少氮肥损失的主要措施。这些措施有实施生态农业政策、优化氮肥管理,包括确定适宜的施氮量,氮肥深施,根据水稻生育期需肥特点合理运筹,平衡施肥,控施(缓施)肥料的应用等。     

氮肥对水田与旱地烤烟烟叶氮浓度和相关酶活性的影响

试验采用裂区设计,以硝态氮和铵态氮两种氮素形态为主处理,5个供氮水平为副处理,在大田条件下研究了水田与旱地烤烟在团棵、旺长、脚叶采烤、腰叶采烤和顶叶采烤等5个生育期烟叶的总氮浓度、硝酸还原酶和谷酰胺合成酶活性的氮肥效应。结果表明,水田与旱地烤烟在各氮肥处理下团棵期烟叶的氮浓度最高,旺长期稍有下降,至脚叶采烤期则迅速降低;烟叶中的硝酸还原酶和谷酰胺合成酶活性从团棵到旺长期迅速升高,进入采烤后逐渐降低。水田烤烟烟叶总氮浓度和硝酸还原酶活性比旱地烤烟大,而谷酰胺合成酶则水田小于旱地,说明烤烟在水田状况下吸氮能力比旱地烤烟强;然而水田烤烟氮同化能力比旱地烤烟弱。试验结果还表明,水田与旱地烤烟烟叶的总氮浓度、硝酸还原酶和谷酰胺合成酶活性分别在09～0.kg/hm2和07～5.kg/hm2范围内随施氮量的增加而提高;由于土壤中铵态氮的转化与硝态氮淋溶损失,导致铵态氮的肥效优于硝态氮。