硝化/脲酶抑制剂及生物质炭对养殖肥液灌溉土壤氮素转化的影响

化学氮肥添加硝化/脲酶抑制剂和生物质炭均可起到减少硝态氮淋溶损失或气态损失的作用。为研究以有机氮素和无机氮素复合系统的养殖肥液为主体的新型肥料对减少氮素损失的作用,在控制施氮量相同的前提下,通过设置不同种类的抑制剂和抑制剂组合方式：养殖肥液单施（CK）、尿素单施（U）、养殖肥液+双氰胺（DCD）、养殖肥液+氢醌（HQ）、养殖肥液+双氰胺+氢醌（DCD+HQ）、养殖肥液+生物质炭（B）,探究硝化抑制剂、脲酶抑制剂单施或配施及生物质炭的添加对养殖肥液施用后土壤氮素转化的影响。结果表明,土壤N₂O-N累积排放量抑制率呈现DCD+HQ > HQ > DCD > B,抑制率依次为21.97%、19.39%、18.55%和10.71%;土壤氮素矿化速率依次为DCD+HQ > DCD > HQ > B > CK > U;土壤氮素硝化速率由大到小依次为CK > HQ > B > DCD+HQ > DCD > U。研究表明,DCD+HQ抑制剂组合模式更加有利于防控养殖肥液灌溉过程土壤氮素的损失。     

养殖肥液不同灌溉强度下硝化-脲酶抑制剂-生物炭联合阻控氮淋溶的研究

为考察养殖肥液不同灌溉强度下,硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术（Nitrapyrin+NBPT+Biochar）对氮素淋失的抑制效果,本研究采用土柱模拟淋溶试验,测定淋溶液中铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、总氮（TN）的浓度以及土壤中NH₄⁺-N、NO₃^--N的含量,探究养殖肥液不同灌溉强度下Nitrapyrin+NBPT+Biochar技术对氮素淋失的影响。结果表明：硝化-脲酶抑制剂-生物炭阻控技术使淋溶液中NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN浓度降低了25.3%、53.6%、38.2%,累积淋失量减少了34.5%、61.0%、38.6%。该技术在灌溉强度增加30.0%、60.0%和100.0%后,仍使NO₃^--N淋失量减少了59.3%、55.1%、46.6%,TN淋失量减少了31.7%、27.1%、15.4%,土壤NH₄⁺-N增加86.5%、60.0%、44.5%。该研究中养殖肥液灌溉强度越大土壤氮素淋失风险越大,但是硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术明显抑制了氮素淋失,并且在增加一定灌水量范围内仍然有效果。     

硝化抑制剂阻控养殖肥液灌溉土壤氮素淋失

为考察硝化抑制剂伴施养殖肥液灌溉条件下土壤氮素的淋溶特征和阻控效果,采用土柱模拟淋溶试验,设置尿素溶液单施、养殖肥液单施、以及养殖肥液分别伴施双氰胺(DCD,5%、10%和15%)和氯甲基吡啶(Nitrapyrin,0.25%、0.5%和1%)处理,连续监测了5个灌溉周期土壤淋溶液中铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、总氮(TN)和溶解性有机碳(DOC)淋失特征。养殖肥液单施比尿素溶液单施显著减少碳氮的淋失浓度和淋失量。养殖肥液伴施DCD和Nitrapyrin淋溶液中TN、NH_4~+-N、NO_3~--N、DOC浓度分别比单施养殖肥液降低27.19%、35.69%、45.89%、53.69%和24.86%、30.87%、21.10%、64%,处理间均达到5%显著水平。从抑制效果及经济节约角度,推荐5%DCD伴施养殖肥液是优化的养分淋溶阻控模式。此外,发现养殖肥液连续饱和灌溉条件下土壤淋溶液硝态氮浓度与氧化还原电位间存在显著的相关性(R2=0.602 8*,n=34)。养殖肥液伴施硝化抑制剂是抑制养分淋失、提高养分利用效率和控制硝态氮淋溶污染的有效措施,但抑制剂的作用效果、抑制时间与施用方式之间的关系还需要进一步研究。     

生物炭对冻融黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响

为了深入研究冻融条件下生物质炭对东北黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响效果,为解决冻融作用下黑土中无机氮素的淋失问题提供科学依据,采用室内模拟土柱淋溶实验方法研究了生物质炭对经过不同冻融循环次数处理土壤中铵态氮和硝态氮淋失的影响。研究结果表明:冻融会增加土壤氮素的淋失,且淋失量与冻融次数有关,施加生物质炭可以有效降低土壤因冻融作用引起的氮素淋失;玉米秸秆炭对无机氮素淋失降低率在76.15%~85.79%之间,树枝炭在55.26%~68.09%之间,可以看出玉米秸秆炭持氮效果较树枝炭更好;在冻融次数分别为3和1时,玉米秸秆炭和树枝炭持氮能力最强;两种生物质炭对铵态氮的固持能力均优于硝态氮。     

两种生物质炭对果园土壤氮素淋失、滞留的影响

[目的]为了研究生物质炭对果园土壤氮素淋失、滞留的影响.[方法]基于土柱淋溶模拟试验,研究两种不同生物质炭——稻壳炭和苹果枝条炭的施用(11 mg/kg)及其与化肥(6.6 g/kg)混施对果园土壤氮素淋失速率和滞留量的影响.[结果]单独施用生物质炭对土壤氮素的淋失和滞留影响较小;生物质炭与化肥混施后,NH4+-N的淋失总量增加了39.3％～44.0％,在20～～40 cm土层的滞留量减少了21.7％ ～28.8％;稻壳炭促使NO3--N的淋失量和20 ～40 cm土层的滞留量分别增加了18.0％、43.3％,苹果枝条炭促使NO3--N的淋失总量和20 ～40 cm土层的滞留量分别减少了13.4％、12.1％;施用生物质炭增加了土壤的持水能力.[结论]生物质炭本身对土壤氮素的动态影响较小;与化肥混施增加了NH4+-N的淋失风险,NO3--N的淋失和滞留与生物质炭的种类有关.     

季铵盐改性秸秆阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失

为探究养殖肥液灌溉条件下,季铵盐改性秸秆对土壤氮素淋失的影响及阻控效果,通过室内土柱模拟试验,研究了季铵盐改性秸秆不同施用量（质量分数为0%、1%、2%、4%）和施用方式（0~10 cm混合、0~20 cm混合、10 cm处作为隔层）对不同形态氮素（总氮、硝态氮和有机氮）的影响。结果表明：在试验施用量范围内,季铵盐改性秸秆施加量越大对氮素淋失阻控的效果越好,2%和4%季铵盐改性秸秆施加处理的淋溶液中总氮、硝态氮、有机氮淋失量分别比对照（仅施用养殖肥液）降低了47.1%、51.8%、24.7%和78.7%、83.2%、57.6%,且两处理间均达到5%显著差异水平。3种施用方式对土壤氮素淋失的影响不显著,但0~10 cm混合与0~20 cm混合处理与对照相比,季铵盐改性秸秆的施加能抑制养殖肥液灌溉过程中铵态氮向硝态氮的转化,从而降低氮素淋失风险。此外养殖肥液灌溉氮素淋失以硝态氮为主。研究表明,季铵盐改性秸秆施用是阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失的有效措施。     

脲酶/硝化抑制剂对壤质潮土氮素淋溶影响的模拟研究

 【目的】揭示尿素中添加脲酶/硝化抑制剂后,土壤中硝态氮、铵态氮的迁移转化以及淋溶损失规律。【方法】温室土柱淋溶培养试验,研究尿素中单独添加脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）和硝化抑制剂双氰胺（DCD）,以及两者配合施用对氮素在土体中淋溶损失的影响。【结果】在施尿素氮600 kg•hm-2条件下,尿素中添加NBPT、DCD以及DCD与NBPT配合施用,均可在24 d之前显著降低淋溶液硝态氮浓度,并在30 d后达到峰值,DCD、DCD与NBPT配合施用的峰值延缓了7 d。整个试验周期中,DCD处理对氮素淋溶表现为较好的抑制效果,NBPT以及DCD与NBPT配合施用,在培养试验后期抑制效果较好。最终NBPT、DCD、DCD与NBPT配施3种处理可显著降低硝态氮累积淋失量分别达11.6%、13.7%和17.2%。【结论】在一定施肥量条件下,脲酶抑制剂和硝化抑制剂两者单施或配施均可降低硝态氮累积淋失量。     

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。     

施用生物质炭对红壤氮素供应能力的影响

通过室内培养试验研究添加生物质炭对红壤氮素供应能力的影响。结果表明,施用生物质炭明显提高土壤的pH值和土壤有机碳的积累,增加微生物生物量碳和氮的数量,减缓土壤氮素供应强度,促使土壤中矿质态氮向微生物生物量氮转化,但对土壤碱解氮的影响较小。氮素较低的土壤中施用生物质炭可导致速效氮素的明显下降,在施用生物质炭同时应配合施用氮素;而对于氮素偏高的土壤施用生物质炭,可降低土壤中的速效氮的水平,减少土壤氮素的淋失或NH+4 N和NO-3 N在土壤中的过度积累。     

添加玉米秸秆及其生物质炭对砖红壤N2O排放的影响

为比较秸秆和生物质炭对土壤氧化亚氮排放的影响,利用室内培养试验研究生物质炭、秸秆添加对土壤性质、硝化作用及N_2O排放的影响。试验设生物质炭、秸秆和空白3个处理,试验培养条件为30℃和75%田间持水量。结果表明,添加秸秆和生物质炭显著提高土壤pH、有机碳和速效K含量,其中秸秆对土壤pH的增加作用更为突出。与对照(1 604.82±168.93μgN_2O-N·kg~(-1))相比,添加秸秆和生物质炭减少N_2O排放量分别为58.0%和65.6%,但二者减排机理不同;秸秆对N_2O的减排因生物的氮固定,降低了硝化反应底物的有效性,生物质炭对N_2O减排可能源于硝化过程中较低的N_2O产生比例。由于生物质炭显著促进土壤硝化速率,而产生较多的NO_3~-,使得热带地区砖红壤硝态氮的淋失风险增大。     

双氰胺和表面活性剂添加对沼液氮素形态变化的影响

为探究双氰胺和表面活性剂添加到沼液中对其氮素形态和含量的影响,通过室内模拟试验,设置单施沼液（对照）、沼液+8%双氰胺（DCD）、沼液+16% DCD、沼液+表面活性剂、沼液+8% DCD+表面活性剂、沼液+16% DCD+表面活性剂,共6个处理,在静置10、30 min和1、3、10、24、48 h时测定沼液中总氮（TN）、总凯氏氮（TKN）、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）含量。结果表明：与对照单施沼液相比,沼液中添加8% DCD和16% DCD后,NH₄⁺-N浓度增加了0.74%~8.96%,TKN浓度增加了24.67~59.70 mg·L^-1,NO₃^--N浓度增加了13.42~145.88倍,且NH₄⁺-N、TKN、NO₃^--N浓度与DCD添加量呈正相关。表面活性剂添加对沼液氮素形态和浓度没有显著影响。研究结果可为提高抑制剂抑制效果和科学施用抑制剂提供数据支撑。     

硝化抑制剂、脲酶抑制剂与生物炭复配对土壤温室气体排放的影响

为揭示外源物质生物炭、硝化抑制剂、脲酶抑制剂复配对温室气体排放的影响,采用室内培养试验,比较外源物质不同组合[对照（CK）、生物炭（BC）、硝化抑制剂（NP）、脲酶抑制剂（NB）、生物炭+硝化抑制剂（BCNP）、生物炭+脲酶抑制剂（BCNB）、硝化抑制剂+脲酶抑制剂（NPB）、生物炭+硝化抑制剂+脲酶抑制剂（BCNPB）]对温室气体排放的影响,同时监测土壤pH、NH⁺₄-N、NO^-₃-N等影响因子的变化规律。结果表明：与CK相比,各处理均抑制了土壤N2O排放,其中NPB处理抑制效果最显著;所有处理均促进了土壤CO2排放;除BC处理为负效应外,土壤CH4排放效应与CO2结果类似;除BCNB处理外,其他处理对全球增温潜势有一定的抑制作用,其中NPB处理的抑制效果最佳。培养结束时,与CK相比,除NP处理提高了土壤pH外,其他6个处理均降低了土壤pH;在无机氮含量方面,与CK相比,各处理均增加了土壤NH⁺₄-N含量,BCNPB、NP、NPB处理减少了NO^-₃-N含量,NB、BC、BCNP、BCNB处理增加了NO^-₃-N含量。综合考虑全球增温趋势和土壤性质,本试验条件下硝化抑制剂＋脲酶抑制剂处理为抑制温室气体排放的最优外源物质处理。     

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。     

脲酶/硝化抑制剂减少农田土壤氮素损失的作用特征

氮肥过量施用加剧了农田土壤氮素损失,如增加NH₃挥发、N₂O排放及硝酸盐淋洗等,这将降低空气和水体质量并对全球气候产生负面影响。脲酶抑制剂和硝化抑制剂可延缓土壤氮素转化,降低土壤活性氮对环境的负面效应,因此在农业生产中被广泛应用,如N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和双氰胺（DCD）。本文重点阐述了脲酶抑制剂NBPT和硝化抑制剂DMPP、DCD在农田土壤中的作用机制及其对环境和农学效应的影响,并揭示影响其施用有效性的主要因素。大多数研究结果表明,NBPT与尿素或有机肥配合施用后能够减少土壤NH₃挥发、N₂O排放和NO₃^-淋洗,并提高作物产量、品质及氮肥利用率;与NBPT类似,两种典型硝化抑制剂DCD和DMPP均能降低土壤N₂O排放和NO₃^-淋洗并提高作物产量,但某些环境条件下也会增加土壤NH₃挥发损失。不同农田生态系统中脲酶/硝化抑制剂的作用效果与抑制剂种类、降雨或灌溉量、土壤pH值和黏粒含量等因素有关。在未来的生产实践中,应根据抑制剂在不同土壤环境下的作用特征来更加科学合理地施用抑制剂。     

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。     

猪粪炭对茶园土壤硝化过程及微生物酶活性的影响

为探讨猪粪炭对茶园土壤的改良作用,通过35 d的好气密闭培养实验,研究猪粪炭施加对茶园土壤的硝化过程、温室气体N₂O排放及土壤微生物酶活性的影响。结果表明：施加猪粪炭可以改善茶园土壤的酸性环境,显著提高土壤pH,使其更适宜茶树的生长;茶树是典型的喜铵厌硝植物,较高的硝铵比不利于茶树的生长,低、中量猪粪炭施加显著增加土壤pH,并未促进茶园土壤的硝化作用,且显著降低土壤N₂O累积排放量高达41.2%~58.7%;高量猪粪炭施加显著增加茶园土壤净硝化速率,降低N₂O累积排放量62.4%;猪粪炭施加显著提高土壤FDA水解酶、脲酶及脱氢酶活性。研究表明,适量猪粪炭的添加可以改善茶园土壤的酸碱环境和微生物活性,促进土壤的生物化学反应和土壤养分元素的循环,从而提高土壤养分的可利用性和土壤质量。