硝化抑制剂DMPP应用研究进展及其影响因素

硝化作用是土壤氮素转化的关键过程之一,利用化学氮肥添加硝化抑制剂可有效调控土壤氮素的转化,提高农产品产量和品质,同时降低氮肥损失对大气和水体造成的污染。3,4-二甲基吡唑磷酸盐(3,4-dimethypyrazole phosphate,DMPP)是一种对植物及土壤无毒无害的高效硝化抑制剂。在现有相关研究的基础上,结合国内外研究进展,回顾了国内外硝化抑制剂DMPP的研究历史与特性,通过综述DMPP对土壤硝化抑制作用的机理,全面评述了施用DMPP的环境效应和农学效应,重点阐述了影响DMPP在土壤中硝化抑制效果的影响因素,归纳了国内外当前的研究热点及取得的科研成果,并对未来的研究方向予以展望。     

硝化抑制剂的微生物抑制机理及其应用

硝化作用是导致我国农业氮肥利用率低以及地表水和地下水污染的主要原因,且对温室气体氧化亚氮(N2O)的排放具有显著影响。硝化抑制剂可通过选择性抑制土壤硝化微生物的活动,有效减缓土壤中铵态氮向硝态氮的转化,是农业生产中常用的提高氮肥利用率和减少硝化作用负面效应的一种有效管理方式。近年来,分子生态学技术的迅速发展使人们可以从分子水平上认识和研究硝化作用及抑制机理。本文综合论述了农业生产中常用的硝化抑制剂(双氰胺、3,4-甲基吡唑磷酸盐、2-氯-6-三氯甲基吡啶和乙炔等)的作用机理和特征,特别是不同抑制剂对氨氧化细菌和氨氧化古菌的影响差异,同时总结了利用硝化抑制剂(双氰胺、乙炔和烯丙基硫脲等)在硝化作用及其相关功能微生物研究中所取得的重要进展,以期为深刻认识和理解土壤硝化作用和硝化抑制剂作用机理,合理利用硝化抑制剂提供参考。     

生物硝化抑制剂的抑制原理及其研究进展

为维持和提高农作物产量,大量氮肥施入农田生态系统中。所施入的氮肥通过硝化过程形成硝态氮,其易淋溶或通过反硝化作用损失,造成大量氮素流失,影响农业生产的可持续性且带来生态环境问题。硝化抑制剂可抑制硝化作用,而植物根系分泌的生物硝化抑制剂以其成本低、环境友好等优点逐渐引起关注。本文综述了国内外植物源硝化抑制剂的研究进展,包括分泌生物硝化抑制剂的植物种类、生物硝化抑制剂的作用机制及影响因素;总结了生物硝化抑制剂对农业的影响及对生态环境的保护作用,并从农业生产和环境保护的角度出发,对今后生物硝化抑制剂的研究方向进行了展望。     

植物性氮肥增效剂作用条件的研究

采用不同植物材料作硝化/脲酶抑制剂进行室内培养试验,研究抑制剂用量、环境温度、pH值和土壤性质等对抑制剂作用效果的影响.结果表明,植物材料P5,P7作硝化抑制剂的效果最好,其适宜用量为0.5g/10 g土;不同植物材料对铵态氮硝化作用抑制的最适温度不同,同一土壤中各植物材料的抑制效果存在差异;同一植物材料在不同土壤条件下抑制作用大小各异.植物材料P1,P2,P3,P4在15,25,37℃时对土壤脲酶的抑制作用均随温度升高而逐渐增强;各种植物材料对脲酶的抑制作用以石灰性土＞中性土＞酸性土;在缓冲液pH值为6～8范围内,脲酶活性和各抑制剂对脲酶的抑制效果随pH值升高而增加.     

植物性氮肥增效剂作用条件的研究

采用不同植物材料作硝化/脲酶抑制剂进行室内培养试验,研究抑制剂用量、环境温度、pH值和土壤性质等对抑制剂作用效果的影响。结果表明,植物材料P5,P7作硝化抑制剂的效果最好,其适宜用量为0.5 g/10 g土;不同植物材料对铵态氮硝化作用抑制的最适温度不同,同一土壤中各植物材料的抑制效果存在差异;同一植物材料在不同土壤条件下抑制作用大小各异。植物材料P1,P2,P3,P4在15,25,37℃时对土壤脲酶的抑制作用均随温度升高而逐渐增强;各种植物材料对脲酶的抑制作用以石灰性土>中性土>酸性土;在缓冲液pH值为6~8范围内,脲酶活性和各抑制剂对脲酶的抑制效果随pH值升高而增加。     

硝化抑制剂及其组合对小白菜产量、品质的影响与土壤残留分析

采用网室盆栽试验,研究了3种不同硝化抑制剂及其组合对清江白产量和品质的影响.结果表明,尿素配施3种不同硝化抑制剂及其组合的清江白硝酸盐含量呈现相似的波动曲线,菜体硝酸盐总体呈降低的趋势,降幅在8.34%～65.60%之间.配施不同硝化抑制剂及其组合的清江白,收获时菜体硝酸盐比对照减少13.21%～70.86%,产量增加3.45%～59.42%,叶绿素总量增加0.15%～27.41%,类胡萝卜素增加2.30%～29.15%,Vc提高26.00%～131.97%,植株N、P、K也有不同程度的提高.单施3种硝化抑制剂的作用效果以硝化抑制剂Ⅰ效果最好,从组合看,整体表现为配施硝化抑制剂Ⅰ的组合效果较好,其中硝化抑制剂Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ的硝化抑制作用效果最佳.对配施硝化抑制剂Ⅰ的残留量研究表明,硝化抑制剂Ⅰ施用67 d后,降解率为89.93%.     

硝化抑制剂对小白菜生长和土壤性质的影响

施用硝化抑制剂可有效控制蔬菜硝酸盐积累,施用硝化抑制剂DMPP、土地精和双氰胺可提高小白菜的经济产量、叶面积、净光合速率,降低硝酸盐含量,并对栽培土壤有明显的改良作用。硝化抑制剂对小白菜的硝酸盐积累抑制作用为DMPP双氰胺土地精,3种硝化抑制剂在经济产量方面表现为DMPPDCDTC,比对照分别提高产量19.32%、14.83%、9.46%。对叶茎鲜重比的影响结果为DCD(84.7%)DMPP(84.4%)TC(83.8%)CK(78.1%)。通过对栽培土壤的研究发现硝化抑制剂能显著改良土壤的盐渍化,降低小白菜生长过程中土壤盐离子的含量,提高铵离子在土壤中的含量,抑制土壤耕层硝酸盐的生成。     

不同硝化抑制剂对尿素转化的影响

【目的】比较不同硝化抑制剂在石灰性土壤上对氮素转化的抑制效果,旨在选择石灰性土壤上较理想的硝化抑制剂,为进一步提高氮素利用率、减少环境污染提供依据。【方法】以单纯施用尿素为对照,采用室内土壤培养试验法,将硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸(DMPP)、双氰胺(DCD)、2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶(AM)和硫脲(TU)施入土壤,在培养一定时间(1~50 d)后采样,测定土壤的NH4+-N、NO3--N、NO2--N含量及pH和电导率(EC)。【结果】硝化抑制剂DMPP、DCD和AM不仅能够有效延缓尿素的水解,显著抑制土壤中NH4+-N的氧化作用,而且能够较长时间保持较高的NH4+-N含量,使硝化作用延滞35~38 d。各硝化抑制剂(TU除外)处理明显推迟了NO3--N的释放高峰期,对硝化过程均表现出明显的抑制作用。各硝化抑制剂处理的NO3--N、NH4+-N、电导率和pH之间有显著的相关性,土壤NO3--N含量与EC值呈显著正相关(P<0.05),而与pH值呈显著负相关(P<0.05);土壤NH4+-N含量与EC值和pH值的相关性则与NO3--N相反。【结论】在本试验条件下,TU未表现出对石灰性土壤氮损失的抑制效果,其他3种硝化抑制剂的抑制能力强弱顺序为DMPP>DCD>AM(P<0.05)。     

硝化抑制剂ATC对尿素氮转化及玉米生长的影响

[目的]选择适合东北地区的硝化抑制剂品种。[方法]采用埋带培养法研究4-氨基-1,2,4-三唑盐酸盐(ATC)对土壤硝化过程的抑制效果,并利用田间试验研究其对玉米生长的影响。[结果]结果表明,ATC可抑制硝化作用的进行,其抑制效果随添加量增加而增加,抑制作用维持36d。ATC还可显著提高玉米产量和对氮肥的利用效率。[结论]在我国东北地区,使用ATC作为硝化抑制剂能实现经济和环境的双赢。     

双氰胺(DCD)在砖红壤中硝化抑制效果的影响因素研究(英文)

[目的]研究砖红壤中施用硝化抑制剂双氰胺(DCD)时,DCD添加量及土壤理化性质如温度、含水量、有机质含量、pH等对硝化抑制效果的影响。[方法]采用室内好气培养方法。[结果]当DCD添加量为10mg/kg(土)时,硝化作用出现明显的延迟期,且抑制效果可持续至少56d。培养温度由10℃升高到30℃,硝化抑制作用持续时间由90d降为30d。DCD的硝化抑制效果随土壤含水量、有机质含量和pH升高而减弱,硝化抑制作用持续时间随土壤含水量、有机质含量和土壤pH降低而延长。[结论]增加施用量,降低土壤温度、含水量、有机质含量和pH值均可增强DCD在砖红壤中的硝化抑制效果。     

稻田土壤中硝化速率的测定

采用３种测定硝化速率的技术，对３种土壤短期培养进行了测定，这３种技术分别为铵氧化抑制法、硝酸氧化抑制法和同位素稀释法。硝酸氧化抑制法测定的硝化速率偏低，在供试的４种硝化抑制剂中，氰化钾、ＡＭＴ和ＤＭＵ均属于非专性，氯酸钾基本不显效果。在４种铵氧化抑制剂中，２ＥＰ和ＰＡ的酒精溶液会促进铵的固定，乙炔和２ＥＰ的乳状、液抑制铵氧化的效果相似，对氮的矿化与固定速率影响不大，ＡＴＵ基本无效。两种同位素稀释性测定的硝化速率基本相同，其测定结果与铵氧化抑制法的测定结果在供试的一种土壤上相吻合，但在另两种土壤上前者测定结果偏低，这可能是由于硝酸还原产生的铵硝化后导致对硝化速率的低估。     

土壤硝化和反硝化作用研究方法进展

综述了近年来土壤中硝化、反硝化作用的主要研究方法,如乙炔抑制法1、5N库稀释法、气体分压方法等,并分析了这些方法的优缺点和适用性。     

玉米-潮土系统中氮肥硝化反硝化损失与N_2O排放

在华北平原潮土上应用原状土柱状态乙炔抑制法测定夏季玉米地氮肥硝化反硝化气态损失重和N2O排放量。结果表明，潮土上尿素氮水解快，砂化活性较高。不施氮肥处理下土壤中N2O排放总量为0．33kgN/ha；施氮大大增加N2O排放量，氮肥表施时N2O排放量为2．91kgN/ha，穴施时为2．50kgN/ha，分别为施氮量的1．94％和1．67％。不施氮肥时土壤氮的反硝化损失量为1．17kgN/ha，氮肥反硝化损失量表施时为3．00kgH/ha，穴施时为2．09kgN/ha，分别占施氮量的2．00％和1．39％。硝化反硝化作用不是该地区氮肥损失的主要途径。     

较高浓度乙炔对秸秆还田土壤硝化作用的抑制

本研究探讨较高浓度乙炔对秸秆还田土壤硝化作用的抑制效果。在室内条件下，2％乙炔加入到施用尿素的土壤后好气培养108h，其间测定CO2和N2O释放量，培养结束后测定土壤无机N。在田间条件下，2％乙炔加入到不同含水量和矿化速率的原状土柱中，培养7d后测定土柱中无机N的变化量。结果表明，室内条件下，2％乙炔完全抑制土壤的硝化作用，对土壤有机N矿化作用的抑制作用为19．2％，并对土壤异养微生物的呼吸具有抑制作用。     

β-氨基丁酸诱导烟草抵御胁迫的研究进展

β-氨基丁酸(BABA)是一种具有广谱抗性的非蛋白质氨基酸,在烟草抵御生物胁迫与非生物胁迫中具有显著作用。从BABA的结构性质出发,介绍了BABA在植物中的研究成果及应用,综述了BABA诱导烟草产生抗性的机理,分析了其在烟草抵御胁迫等方面的作用,并对BABA在烟草上的应用进行了展望。     

氮肥品种和含水量对水稻土N2O排放速率及排放过程的影响

稻田是全球重要的N_2O排放源,氮肥有效性和水分状况是影响稻田N_2O排放的关键因素。为探明水稻土在施用尿素和硫酸铵时,水分变化对短时间内N_2O总排放速率及不同硝化过程(自养硝化、异养硝化、非生物作用)贡献的影响,通过室内培养实验,采用乙炔抑制法,测定了不同时间段N_2O释放量,并计算释放速率。结果表明:施用氮肥可以显著提高自养硝化、异养硝化及总过程的N_2O排放速率,并且施尿素处理N_2O排放速率大于施硫酸铵。随着土壤水分含量由48%增加至160%,总N_2O排放速率以及自养硝化、异养硝化N_2O排放速率显著增加。供试水稻土N_2O的产生主要是由生物过程主导的,其中硝化作用(包括自养硝化、异养硝化)最高贡献达51.1%,非生物作用贡献所占比重很小。这些结果可为科学施肥,降低农田土壤N_2O排放提供科学依据。     

养殖废水处理理论与实践进展

养殖废水主要由动物尿液、粪便和养殖管理用水组成,含有高浓度的有机物、氮、磷和悬浮物,还包括构成盐分的部分元素。为了比较清楚地了解迄今为止我国养殖废水技术关键突破口以及实际应用中遇到的问题,本文在本领域组稿主题之外额外归纳总结了养殖废弃物在资源化利用与深度处理之间的纠结、当前备受关注的污染物内容,以及部分技术领域的进展。最后对养殖废水处理技术的研发和应用提出了建议。     

含氨废水短程硝化工艺的探讨

含氨废水的短程硝化能够实现节能降耗,是目前废水生物脱氮领域的研究热点.本文分析了短程硝化的原理及基于短程硝化的新型生物脱氮工艺的优势,探讨了温度、pH、溶解氧、游离氨、污泥龄等控制条件对实现短程硝化的影响以及适宜的参数范围,并介绍了短程硝化的工艺途径.     

温湿度对胭脂虫生长的影响

[目的]研究温湿度对胭脂虫雌虫生长的影响。[方法]以墨西哥米邦塔仙人掌为寄主植物,分别设置不同的温度梯度和湿度梯度培养胭脂虫,测定不同温度和湿度对雌成虫虫体重量的影响。[结果]在温度25℃湿度80%时,胭脂虫生长最好,胭脂虫活虫重和干虫重最大。[结论]为胭脂虫的养殖和胭脂红色素的提取提供理论依据。