硝化/脲酶抑制剂对石灰性潮土N2O减排效果及氮素转化的比较

以华北平原石灰性潮土为对象,采用室内静态培养方法,在土壤中添加不同类型的抑制剂(硝化抑制剂、脲酶抑制剂),监测N_2O和无机氮随时间变化的特征,对比分析何种添加剂减排N_2O效果明显,为其在农业生产中的应用提供科学依据。试验设置7个处理:不施肥(CK);只施尿素(U);尿素和2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin,由中化集团公司代理)同时施用(U+NP);尿素和推荐用量2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin,由陶氏化学公司代理)同时施用(U+NPD);尿素和2倍推荐用量2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin,由陶氏化学公司代理)同时施用(U+2NPD);尿素和双氰胺同时施用(U+DCD);尿素和N-丁基硫代磷酰三胺同时施用(U+n BPT),共培养56 d。在培养第1、2、3、5、7、10、14、19 d采气测定N_2O和CO_2,气体监测到培养第19 d为止;在培养的第0、1、3、7、14、21、28、42、56 d进行破坏性取样,监测土壤氮素转化。结果表明:供试硝化抑制剂能够降低87.4%~99.6%的N_2O排放,脲酶抑制剂降低30.0%N_2O排放;氮素转化过程中,硝化抑制剂处理只有0.03%~0.84%的铵态氮转化为N_2O,脲酶抑制剂处理有4.69%的铵态氮转化为N_2O。DCD和陶氏公司Nitrapyrin产品在抑制N_2O排放的效果上无显著差异,与推荐用量陶氏公司Nitrapyrin相比,施用2倍推荐量并没有显著降低N_2O排放。综上,供试硝化抑制剂能够显著降低石灰性土壤N_2O的排放,减排效果最好的处理为U+NP,陶氏公司Nitrapyrin产品按推荐用量施用即可。     

硝化抑制剂对典型茶园土壤尿素硝化过程的影响

通过室内好氧培养试验,研究了双氰胺(DCD)和2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin)2种常用硝化抑制剂对我国4种典型茶园土壤硝化过程的影响。试验设置5个处理:(1)尿素(CK);(2)尿素+2%DCD(DCD占施氮量的2%,下同);(3)尿素+10%DCD;(4)尿素+0.27%Nitrapyrin;(5)尿素+0.54%Nitrapyrin。结果表明:对于4种供试茶园土壤,DCD在培养过程中对硝化过程的抑制效果随培养时间的延长呈下降趋势,且高浓度DCD仅在培养第28 d时才表现出比低浓度DCD更强的抑制效果。培养第28 d后,在安溪和宜兴茶园土壤中DCD的抑制率仍可达12.15%~59.68%,而对于杭州和郎溪茶园土壤,无论DCD浓度高低,培养第28 d后抑制效果消失;对于所研究的4种茶园土壤,DCD处理在培养期间的抑制效果表现为宜兴土壤安溪土壤杭州土壤郎溪土壤。与DCD相比,无论Nitrapyrin浓度高低,其在培养期间对4种茶园土壤的硝化抑制率接近甚至超过100%,表明Nitrapyrin能完全抑制茶园土壤硝化作用,且抑制有效期达28 d。因此,Nitrapyrin是一种针对茶园土壤比较高效的硝化抑制剂。     

不同浓度DMPP和DCD对石灰性土壤中氮素转化的影响

【目的】研究不同浓度硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸（DMPP）和双氰胺（DCD）对石灰性土壤中氮素转化的影响,筛选出适宜石灰性土壤施用的DMPP和DCD最佳浓度,为其进一步在生产实践中的施用提供参考。【方法】采用室内培养的试验方法,在相同培养条件（土壤水分含量为田间持水量（WHC）的60%,温度为25℃）下,通过测定不同浓度DMPP（含氮量的0.5%、1%、2.5%和5%）和DCD（含氮量的2.5%、5%、10%和15%）处理土壤中各种形态氮素含量,评价不同浓度DMPP和DCD的抑制效果。【结果】施加不同浓度DMPP和DCD的土壤铵态氮含量均显著高于CK,而硝态氮和亚硝态氮含量显著低于CK。石灰性土壤中施用DMPP和DCD均能显著降低土壤的氨氧化速率,土壤铵态氮的半衰期从CK处理的3.6 d分别增加到14.1-17.1 d和13.1-26.8 d。不同浓度的DMPP间氨氧化速率差异不显著;而DCD处理的氨氧化速率随其浓度的增加而下降,亦即土壤铵态氮浓度的半衰期随施用浓度的增加而显著增加。除CK外,各处理氨氧化速率常数k相比,以2.5%DCD最小,15%DCD最大;DMPP与DCD相比较,除DCD最低浓度处理外（2.5%）,所有DCD处理的氨氧化速率均大于DMPP。【结论】硝化抑制剂DMPP和DCD均能显著抑制铵态氮向硝态氮的氧化进程,DMPP各浓度处理抑制效果差异不显著,DCD各浓度处理间差异显著,5%DCD与DMPP各浓度处理间无显著差异。因此,建议DCD的施用量为含氮量5%,而DMPP的施用量为含氮量的0.5%。     

石灰性土壤中不同硝化抑制剂的抑制效果及其对亚硝态氮累积的影响

 【目的】比较不同硝化抑制剂3, 4-二甲基吡唑磷酸（DMPP）、双氰胺（DCD）、2-氨基-4-氯-6-甲基吡啶（AM）和硫脲（TU）在石灰性土壤中的抑制效果,明确其对土壤中亚硝态氮累积的影响。【方法】采用室内培养的方法,比较了硝化抑制剂对石灰性土壤中铵态氮、硝态氮、亚硝态氮、pH、表观硝化率和硝化抑制率的影响。【结果】施用TU和未施用硝化抑制剂的土壤在培养初期（1—3 d）出现了亚硝态氮的累积。TU的施用导致土壤pH下降至硝化作用适宜的范围,从而促进了硝化作用进程;施用硝化抑制剂DMPP、DCD和AM的土壤几乎未检测到亚硝态氮,且硝化抑制效果明显,硝化过程延滞35—39 d。硝化抑制率强弱顺序10%DCD＞1%DMPP＞5%AM（这里的数值代表硝化抑制剂的施入量占施入纯N量的百分比）。【结论】DMPP、DCD和AM的施用能显著抑制亚硝态氮的产生,并能显著抑制硝化作用进程（P＜0.01）;相反,TU的施用却促进了硝化作用的进程。供试的4种硝化抑制剂中,以10%DCD（纯N含量）处理的硝化抑制率最高,其次是1%DMPP。     

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)。     

添加硝化抑制剂、秸秆及生物炭对亚热带农田土壤N2O排放的影响

为了筛选适合亚热带农田土壤性质和气候条件的N_2O减排调控措施,采用室内培养试验研究了添加硝化抑制剂、秸秆和生物炭三种调控措施对亚热带红壤(JX)和紫色土(SC)农田土壤N_2O排放的影响。结果表明,在添加硝化抑制剂(三氯甲基吡啶)的初期阶段(24 h),可显著降低两种土壤N_2O的排放,尤其是SC土壤,抑制程度可达62%。而生物炭的添加可显著增加JX土壤的N_2O排放,但在SC土壤中虽有升高趋势却不显著。添加秸秆对土壤N_2O排放的影响与秸秆类型和性质、土壤质地和理化性质,以及添加的时长有关。短时条件内(24 h),苜蓿和水稻秸秆可显著增加SC土壤N_2O排放,而添加甘蔗渣后N_2O排放虽有增加但不显著;JX土壤中添加水稻秸秆可显著刺激N_2O排放,但苜蓿和甘蔗渣则显著降低了其排放。添加秸秆较长时间后,苜蓿和水稻秸秆对土壤N_2O排放的影响程度下降,而甘蔗渣在6个月后仍能显著降低SC土壤N_2O的排放。研究表明,在对土壤进行调控时,若以减少N_2O排放为目的,应当根据土壤类型和性质选择合适的措施。     

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。     

中国主要旱地农田N_2O背景排放量及排放系数特点

【目的】收集中国已发表的旱地农田N_2O排放田间监测文献并建立数据库,以此为基础解析中国主要旱地农田(小麦地、玉米地、蔬菜地)的N_2O背景排放值(不施肥情况下土壤的N_2O排放量)和排放系数(EF)及影响因子,为估算区域温室气体清单和提出相应的减排策略提供数据支持。【方法】利用亚组归类和回归分析等方法对主要类型旱地农田N_2O背景排放量的影响因子(如土壤全氮含量和土壤碳氮比)及影响EF的因子(如氮肥用量及肥料类型——硝化抑制剂和缓控释肥)进行分析。【结果】(1)中国旱地农田N_2O背景排放量为0.70—3.14 kg N_2O-N·hm~(-2);小麦地和夏玉米地的N_2O背景排放量和蔬菜地的N_2O日背景排放量均随土壤全氮含量增加而增加,并随土壤碳氮比的增加而降低,灌溉促进小麦地N_2O背景排放量增加;(2)EF随着无机氮肥用量的增加而增加,不同作物种植类型农田的EF大小依次为蔬菜地(0.61%—1.13%)夏玉米地(0.50%—0.68%)春玉米地(0.35%—0.40%)小麦地(0.22%—0.36%);夏玉米地的EF是小麦地的2倍左右;(3)使用不同种类硝化抑制剂后氮肥的EF均有不同程度的降低,EF降低了34%—60%,EF降低程度依次为:DCD+HQ(58.9%)NBPT+DCD(52.9%)DMPP(51.1%)NBPT(44.1%)吡啶(39.5%)DCD(38.9%);硝化抑制剂降低EF的效果在不同旱地农田的表现为:小麦地(60.0%)蔬菜地(50.6%)春玉米地(39.6%)夏玉米地(34.7%);(4)与常规尿素相比,不同类型缓控释肥使得EF降低了15.9%—78.9%,降低次序依次为:长效碳酸氢铵(78.9%)聚合物包膜尿素(59.8%)脲甲醛(53.4%)树脂包膜尿素(44.9%)硫磺包膜尿素(30.6%)钙镁磷肥包膜尿素(15.9%);缓控释肥降低EF的效果在不同农田表现为:蔬菜地(78.4%)春玉米地(58.2%)小麦地(49.2%)夏玉米地,控释肥在降低夏玉米地EF的作用较小。【结论】旱地农田N_2O排放主要受土壤养分状况(全氮含量和碳氮比)和管理措施(灌溉和施肥)及其他因素的共同影响,应依据不同气候生态区的气候和土壤特点以及作物类型并考虑氮肥用量和类型采取针对性的减排措施,以有效降低农田N_2O排放。     

硝化/脲酶抑制剂对宁夏灌淤土土壤 氮含量及其转化的影响

为了阐明低、中、高不同剂量的3种硝化/脲酶抑制剂及其组合处理对宁夏灌淤土土壤氮含量及其转化的影响,探讨筛选出适宜当地的硝化/脲酶抑制剂组合及其浓度,为其进一步在生产实践中合理施用提供参考,采用盆栽试验的方法进行试验。结果表明:在培养16 d后,与对照单施尿素相比,不同剂量的3种硝化/脲酶抑制剂及其组合使得土壤硝态氮含量降低了18.38%～34.80%,其中中剂量和高剂量的DCD(双氢胺)和DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)组合处理土壤硝态氮含量相比对照下降30%以上;中剂量和高剂量的DCD和DMPP组合处理其硝化抑制率分别为31.73%和34.82%;DMPP与HQ(氢醌)组合处理降低土壤铵态氮消耗速率效果最佳。综合考虑,2个硝化抑制剂组合处理DCD和DMPP采用中剂量为宜,而脲酶抑制剂和硝化抑制剂组合可选用HQ与DMPP组合处理,且以高剂量为宜。     

硝化/脲酶抑制剂在玉米上的增产、增效及提质效应研究进展

为了提高玉米产量和氮肥利用率,采用硝化抑制剂和脲酶抑制剂是调控土壤氮素转化及阻控农田土壤氮素损失有效措施。通过文献分析,明确了常用硝化抑制剂Nitrapyrin (2-氯-6-三氯甲基吡啶)、DCD(双氰胺)、DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)和脲酶抑制剂NBPT(N-丁基硫代磷酰三胺)的抑制机理,阐述了硝化/脲酶抑制剂与氮肥单独配施或组合配施对玉米产量、品质和氮肥利用率的作用效应。分析表明,硝化/脲酶抑制剂配合施用的协同增效作用显著,能够延长氮素释放周期,促进玉米氮素吸收,既可提高玉米产量和氮肥利用效率,又可改善玉米籽粒品质。未来建议针对不同生态类型和不同土壤类型区域,在施用方法、影响机制、创新工艺等方面加强研究。     

农村生活垃圾长期堆放对土壤硝化速率和呼吸速率的影响

对河北省白洋淀地区"淀中村"垃圾堆周边土壤硝化速率和呼吸速率变化进行研究,旨在分析农村生活垃圾长期露天堆放对土壤生物理化特性的影响。结果表明垃圾堆周边土壤理化性质发生明显改变,TN、TP、氨态氮、TOC含量明显增加,硝化速率和呼吸速率随之发生变化。试验对距离垃圾堆0-60 m范围内土壤进行取样分析,发现0 m处土壤的硝化速率和呼吸速率分别是对照的9.42倍和4.33倍。随着与垃圾堆距离的增加,土壤中氨态氮和TOC的含量逐渐降低,硝化速率和呼吸速率也呈下降趋势。数据分析表明,土壤硝化速率和呼吸速率呈正相关,并且二者与氨态氮和TOC含量变化相关性显著。     

pH和碱度对生物硝化影响的探讨

生物脱氮是废水氮素污染控制的有效技术.本文剖析了pH对生物硝化的影响以及与碱度的关系,认为pH不仅影响硝化细菌的生长和代谢,也影响硝化基质和产物的有效性和毒性,可制约生物硝化反应器的效能.生物硝化系统的碱度主要由碳酸盐类组成.因为碳酸盐系统在pH 6.5～8.5时缓冲强度较弱,硝化过程中极易发生pH大幅度波动,操作中应予以高度关注.     

苯酚对废水生物硝化过程的抑制

由于硝化细菌对水产养殖水质可以起到明显调节作用,近年来在水产养殖领域的应用日益广泛。但废水中有毒有害物质的存在常常会导致硝化细菌的活性受到严重抑制,从而严重影响养殖水体及水产品的质量。本文利用富集培养的硝化污泥研究了苯酚对生物硝化过程的抑制效应。结果表明,苯酚对氨氮生物硝化过程的抑制属于非竞争性抑制,抑制常数K1和EC50均为2．61mg／L。泥龄相同的条件下,有苯酚抑制剂存在时氨氮的出水浓度高于无抑制情况,且苯酚浓度越高,氨氮出水浓度也越大;而达到相同的氨氮出水浓度,抑制剂存在条件下的泥龄大于无抑制条件,且抑制程度越高,所需泥龄越长。     

苯酚对废水生物硝化过程的抑制

由于硝化细菌对水产养殖水质可以起到明显调节作用，近年来在水产养殖领域的应用日益广泛。但废水中有毒有害物质的存在常常会导致硝化细菌的活性受到严重抑制，从而严重影响养殖水体及水产品的质量。本文利用富集培养的硝化污泥研究了苯酚对生物硝化过程的抑制效应。结果表明，苯酚对氨氮生物硝化过程的抑制属于非竞争性抑制，抑制常数K1和EC50均为2．61mg／L。泥龄相同的条件下，有苯酚抑制剂存在时氨氮的出水浓度高于无抑制情况，且苯酚浓度越高，氨氮出水浓度也越大；而达到相同的氨氮出水浓度，抑制剂存在条件下的泥龄大于无抑制条件，且抑制程度越高，所需泥龄越长。     

控制氮肥施用引起的活性氮气体排放：脲酶/硝化抑制剂研究进展与展望

氮肥不合理施用所排放的活性氮气体(NH3、N2O、NO)对环境造成了极大影响,其中,挥发到大气中的NH3会与酸性气体反应形成气溶胶,降低空气质量;氮素转化过程中排放的N2O是一种具有高增温潜势的温室气体,对全球气候变暖有贡献;排放的NO在大气中进行二次反应产生光化学污染及次级污染(如酸雨)。脲酶抑制剂(UI)和硝化抑制剂(NI)对减少氮肥施用中活性氮对环境负面风险方面的消减作用被广为研究。本文在汇总近年来土壤氮素硝化作用微生物机理的研究进展基础上,结合近年的文献汇总数据,综述了UI及NI的类型、作用机理、对硝化作用相关功能微生物的影响、对N2O、NO及氨挥发减排的效果,以及影响抑制剂作用效果的因素(温度、土壤水分、土壤pH、土壤质地、土壤有机质含量等),并对新型生物硝化抑制剂(BNI)及抑制剂的可能研究方向进行了展望。     

活性碳纤维填料床反应器硝化性能研究

构建新型材料活性碳纤维(active carbon fiber,ACF)填料床反应器,在温度25~27℃,利用人工污水进行挂膜,测定基本水质指标及生物膜氧吸收速率(oxygen uptake rate,OUR),研究反应器稳态后水力停留时间(hydraulic retention time,HRT),进水NH4+-N负荷以及CODMn/NH4+-N变化对于ACF填料滤器的影响。结果表明,ACF填料滤器最佳HRT时间为3.1h,NH4+-N去除率最高达到79.41%,此时氨氧化菌OUR平均为1.24mg O2/(g.h)。控制进水NH4+-N负荷分别为0.05、0.09、0.24、0.44g/(kg.d),最佳进水NH4+-N负荷为0.09g/(kg.d),NH4+-N去除率可达80.21%,此时氨氧化菌OUR平均为1.42mgO2/(g.h)。CODMn/NH4+-N比在2至6时,随着CODMn/NH4+-N比升高,NH4+-N去除率逐渐降低,而CODMn去除率明显上升。在CODMn/NH4+-N比为2时,NH4+-N去除率最高,为80.96%,此时氨氧化菌OUR平均为1.40mgO2/(g.h);在CODM...     

活性碳纤维填料床反应器硝化性能研究

构建新型材料活性碳纤维(active carbon fiber,ACF)填料床反应器,在温度25~27℃,利用人工污水进行挂膜,测定基本水质指标及生物膜氧吸收速率(oxygen uptake rate,OUR),研究反应器稳态后水力停留时间(hydraulic retention time,HRT),进水NH4+-N负荷以及CODMn/NH4+-N变化对于ACF填料滤器的影响。结果表明,ACF填料滤器最佳HRT时间为3.1h,NH4+-N去除率最高达到79.41%,此时氨氧化菌OUR平均为1.24mg O2/(g.h)。控制进水NH4+-N负荷分别为0.05、0.09、0.24、0.44g/(kg.d),最佳进水NH4+-N负荷为0.09g/(kg.d),NH4+-N去除率可达80.21%,此时氨氧化菌OUR平均为1.42mgO2/(g.h)。CODMn/NH4+-N比在2至6时,随着CODMn/NH4+-N比升高,NH4+-N去除率逐渐降低,而CODMn去除率明显上升。在CODMn/NH4+-N比为2时,NH4+-N去除率最高,为80.96%,此时氨氧化菌OUR平均为1.40mgO2/(g.h);在CODM...     

硝化系统碱度特征与调控对策的研究

味精废水呈酸性,不宜直接进行硝化作用,需要外加中和药剂.在所试验的4种中和药剂中,石灰和NaOH调节废水pH的效果优于Na2CO3和NaHCO3.硝化过程消耗大量碱度,必须及时补充.以NaOH和石灰作为碱度补充物质,投加量较少;但一次性投加后,pH超过硝化细菌适宜的生长和代谢换范围;操作上宜采取多次投加或分段投加.以Na2CO3和NaHCO3作为碱度补充物质,投加后pH适宜硝化细菌的生长和代谢,操作上可采取一次性投加.综合考虑硝化过程的碱度、pH以及费用,Na2CO3是最合适的备选中和药剂.若出水中保持50 mg·L-1左右剩余碱度,pH可稳定在7.5～8.0,能满足硝化细菌生长和代谢的要求.出水NH4+-N对剩余碱度的直接贡献不大,但间接贡献较大.