生物硝化抑制剂——一种控制农田氮素流失的新策略

农业生产中氮肥的施用是影响全球氮素循环的一个重要因素,在促进作物增产的同时,也对生态环境产生了重要的影响。由于铵态氮肥在旱地中很容易经过硝化作用转变为硝态氮,其中一小部分为植物所吸收,而大量的硝态氮被淋失,或经反硝化作用进入大气,造成土壤氮素严重损失。自然界中一些植物的根系能够分泌抑制硝化作用的物质,被称为生物硝化抑制剂,因而可以显著提高土壤氮素利用率。本文阐述了有关生物硝化抑制剂的由来、分泌调节、作用机制及其应用潜力,并探讨了其在农业生产中氮素高效管理等方面的应用前景。     

硝化抑制剂在农业上应用的研究进展

本文综述了硝化抑制剂在农业上应用的研究进展 ,包括硝化抑制剂的种类和作用机理、硝化抑制剂对农作物生长和产量的影响以及对环境保护的作用等 ,并指出了一些需要注意的问题     

新型硝化抑制剂DMPSA对甜玉米产量和氮素吸收利用的影响

甜玉米是西南地区主要蔬菜作物之一。当前氮肥用量高、施肥次数频繁、施肥后大水漫灌等不合理管理方式制约着甜玉米绿色高效生产。为优化我国甜玉米生产氮肥管理,于2018至2019年在云南省玉溪市通海县开展田间试验,探究减氮配施新型硝化抑制剂DMPSA对甜玉米产量、植株氮素吸收和氮肥利用率的影响。共设不施氮肥、农民习惯和减氮配施新型硝化抑制剂DMPSA的硫铵、硝酸铵钙和尿素5个处理。结果表明:与农民习惯处理相比,添加新型硝化抑制剂DMPSA的优化施肥处理在降低66.8%～76.8%氮肥用量条件下使产量保持稳定,有利于促进植株氮吸收,同时优化施肥处理显著降低氮盈余约90%并显著提高了195%～210%的氮肥偏生产力、170%～240%的氮肥农学效率和14.5%～20.3%的氮肥回收利用率。在经济效益方面,优化施肥处理平均净收入提高了2703元/hm²。不同氮形态配施硝化抑制剂DMPSA处理间在产量、植株氮吸收、氮盈余、氮肥利用率上没有显著差异。综上所述,减氮配施DMPSA策略在甜玉米生产中具有减氮增效、稳产增产,并兼顾经济效益最大化和环境友好的特点,有助于实现西南地区甜玉米绿色生产。     

水稻生物硝化抑制剂1,9-癸二醇的定量方法优化

选取水稻生物硝化抑制剂1,9-癸二醇作为研究对象,对比旋转蒸发法和固相萃取法对该物质的回收率(80.17%和82.97%)及效率,确定固相萃取法为水稻根系分泌物收集液的前处理方法,且该方法具有高效省时的特点。在气相色谱(GC)分析方法的基础上,对衍生化试剂和衍生化条件进行了优化,结果表明,使用N,O-双(三甲基硅基)三氟乙酰胺(BSTFA)作为1,9-癸二醇的衍生化试剂时,衍生化产物具有较高的响应值;衍生化过程中加入200μl BSTFA,在60℃条件下反应30 min时,1,9-癸二醇经过GC方法得到的分析效果最好;且本方法仪器的日内精密度为2.18%,日间精密度为3.01%,线性方程为y=34.77x–0.90,r=0.999 3,最小检出限为0.05μg/ml,此方法可为水稻根系分泌物中生物硝化抑制剂1,9-癸二醇的定量研究提供参考。     

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。     

硝化抑制剂对春玉米氮素利用及土壤pH值和无机氮的影响

通过大田试验,研究了黑土区春玉米施用硝化抑制剂对土壤pH值、土壤铵态氮和硝态氮变化、硝化抑制率、产量及氮素利用率的影响。试验结果表明:硝化抑制剂处理中,混合物B的中水平添加量处理(B2)玉米产量较一次性全施肥处理(AF)能够增产且增产率最高,为5.60%,氮素利用率较追肥处理(TP)提高5.43%,硝化抑制作用和增产的效果明显;施用硝化抑制剂可使土壤pH值缓慢阶梯式下降;土壤含水率与土壤铵态氮含量呈负相关性(P0.01);土壤铵态氮含量与土壤pH值呈显著正相关;所选用的两种硝化抑制剂的配方中,B2和A3(混合物A的低水平添加量)处理的增产和硝化抑制效果最佳。     

生物硝化抑制剂对黔西南黄壤硝化作用及N2O排放的影响

为探索生物硝化抑制剂对贵州黔西南地区黄壤硝化作用及氧化亚氮(N2O)排放的影响,通过三周的室内培养试验,研究两种生物硝化抑制剂对羟基苯丙酸甲酯(MHPP)和丁香酸(SA)对黄壤中的无机态氮素含量、氨氧微生物功能基因以及N2O排放量的影响。结果表明,与对照CK相比,MHPP和SA在黄壤上均能明显抑制硝化作用,对土壤硝化速率的抑制率分别为6%~43%和5%~51%。MHPP和SA均抑制了黄壤氨氧化古菌AOA(12%~22%,27%~41%)与氨氧化细菌AOB(6%~19%,26%~46%)amoA基因的丰度。整个培养期内,黄壤的硝态氮含量与AOB的amoA基因丰度显著正相关,而与AOA的amoA基因丰度无显著相关,表明AOB对黄壤硝化作用起了主导作用。在N2O排放方面,MHPP和SA分别显著抑制了黄壤51%和21%的N2O排放积累量,MHPP的减排效果优于SA。MHPP降低了黄壤N2O排放的峰值,而SA主要延缓了黄壤N2O产生高峰的出现。总之,生物硝化抑制剂MHPP和SA在贵州黔西南黄壤上具有氮肥减施增效的潜力,这为今后烤烟新型绿色专用肥的开发提供了理论依据。     

高粱在不同氮源处理下分泌生物硝化抑制剂的差异

高粱根系能分泌抑制土壤亚硝化细菌的物质,称为生物硝化抑制剂.在铵态氮存在时,这类物质会大量分泌,而以硝态氮为氮源时则分泌很少.目前还不清楚,这是因为不同氮素代谢的差异所引起的,还是根系吸收铵态氮后根际酸化影响了硝化作用.因此本研究通过砂培试验,用铵硝营养处理高粱根系,并且控制pH,最后收集根系分泌物,利用一种荧光标记的亚硝酸细菌来测定高粱分泌的硝化抑制剂活性,计算其分泌速率.结果发现,铵态氮是导致根系大量分泌硝化抑制剂的主要原因,并且在根际pH＜6时,硝化抑制剂的活性与分泌速率随着根系分泌氢离子数量的增加而增强.研究表明,铵态氮营养下高粱根系分泌生物硝化抑制剂高于硝态氮营养可能是高粱根系保护根际铵氧化,提高氮素利用率的一个重要生理机制.     

水稻根际硝化作用的生态与生物反硝化

本文研究了不同类型稻田及不同ＮＨ４＾＋浓度等生态因子对水稻根际硝化、反硝化作用的影响，研究结果表明，乌栅土的硝化细菌、硝化强度以及反硝化细菌、反硝化强度均大于黄泥土；过高浓度（４０ｍｇＮ／１００ｇ干土）的ＮＨ４＾＋－Ｎ会抑制硝化细菌的生长繁殖，从而降低了硝化活性，造成ＮＨ４＾＋、ＮＯ２＾－、ＮＯ３＾－的积累，这对微生物及水稻的生长发育均不利，甚至还会造成农田、水域等环境污染。     

硝化抑制剂 2-氯 -6-三氯甲基吡啶在农业中应用研究进展及其影响因素

硝化抑制剂 2-氯 -6-三氯甲基吡啶(CP)是稳定性肥料Ⅱ型的重要技术核心之一,其良好的农学效应和环境效益为实现农业节本增效提供了重要途径。对国内外 CP的研发历程和作用机理进行了系统综述,全面评述了 CP的生态环境效应,阐述了 CP硝化抑制潜力的影响因素,展望了未来研究的发展方向,为今后如何发挥CP潜力、降低氮肥用量和提高氮肥利用效率提供一定的参考价值。     

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。     

生物质炭及硝化/脲酶抑制剂对滨海盐渍土土壤盐分及作物氮素吸收利用的影响

为研究生物质炭及硝化/脲酶抑制剂对滨海盐渍土土壤盐碱、氮素有效性、作物氮素吸收利用以及土壤氮平衡的影响,通过盆栽试验,共设9个处理:不施氮肥、常规化肥、生物质炭+常规化肥、常规化肥+硝化抑制剂DCD、常规化肥+脲酶抑制剂NBPT、常规化肥+DCD+NBPT、生物质炭+常规化肥+DCD、生物质炭+常规化肥+NBPT、生物...     

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。     

三种吡唑类硝化抑制剂对黑土中尿素氮转化的抑制效果研究

通过室内培养试验,研究了3种吡唑类硝化抑制剂CMP(1-甲氨甲酰-3-甲基吡唑);DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐);DMP(3,5-二甲基吡唑)在黑土上的抑制效果。其结果表明:在相同质量浓度下,3种吡唑类硝化抑制剂的硝化抑制顺序为CMP>DMPP>DMP。CMP是一种高效的硝化抑制剂,0.1%尿素添加量下强烈抑制了铵态氮的转化。DMP的抑制效果最差,在整个培养的第40 d,硝态氮的含量甚至超过了CK。     

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。     

上海城郊不同农业用地类型土壤硝化和反硝化作用

采用气压过程分离(BaPS)技术对上海城郊不同农业用地类型土壤总硝化速率和反硝化速率进行了测定.结果表明:不同农业用地类型土壤总硝化速率和反硝化速率差异显著(p<0.05).其中大棚蔬菜总硝化速率和反硝化速率最高;在土壤含水量15%～30%范围内.土壤总硝化作用和反硝化作用对氮损失的贡献率分别为46.8%,53.2%.土壤含水量和土壤通气孔隙度的适度增加均有利于土壤硝化作用和反硝化作用的进行;总硝化速率与土壤含水量、土壤通气孔隙度、全氮含量呈显著性相关(p<0.05),与土壤N_3~--N呈极显著性相关(p<0.01);反硝化速率与土壤含水量、N_3~--N、全氮呈显著性相关(p<0.05),与土壤通气孔隙度呈极显著性相关(p<0.01);中等土壤含水量范围内,影响土壤硝化作用、反硝化作用的环境因子趋于多样和复杂化,各种土壤环境因子共同影响和决定土壤硝化和反硝化过程.