施用缓/控释尿素对玉米苗期土壤生物学活性的影响

采用盆栽试验,模拟田间生态环境,研究了施用不同种缓/控释氮素底肥对玉米苗期土壤硝酸还原酶、脲酶活性及微生物量碳、氮的影响.结果表明,施用硝化抑制剂(双氰胺)和脲酶抑制剂(n-丁基硫代磷酰三胺)涂层大颗粒尿素肥料的土壤硝酸还原酶活性最高;施用大颗粒尿素,脲酶活性最强,微生物量碳、氮最高.施用醋酸酯淀粉包膜大颗粒尿素、包膜双氰胺涂层大颗粒尿素、丙烯酸树脂包膜双氰胺涂层大颗粒尿素与不施氮肥土壤脲酶活性较高;每种处理微生物量碳与氮变化完全一致.施用醋酸酯淀粉包膜硝化和脲酶抑制剂涂层大颗粒尿素肥料,土壤微生物量碳、氮最低.同种膜材料包膜抑制剂涂层大颗粒尿素制成的缓/控释氮肥,对土壤生物学活性的影响效果好于直接包膜大颗粒尿素;丙烯酸树脂包膜大颗粒尿素制成的缓/控释氮肥,对氮素的控释效果明显好于醋酸酯淀粉包膜.     

不同硝化抑制剂对红壤氮素硝化作用及玉米产量和氮素利用率的影响

本研究分析添加不同种硝化抑制剂及其组合的高效稳定性氯化铵氮肥对红壤硝化作用、玉米产量和氮肥利用率的影响,旨在筛选出适合酸性红壤的高效稳定性氯化铵态氮肥。在氯化铵中分别添加硝化抑制剂2-氯-6-三甲基吡啶(CP)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)及其组合,制成6种高效稳定性氯化铵态氮肥,以不施氮肥(CK)和施氯化铵(N)为对照,进行等氮量玉米盆栽试验。结果表明: 与N处理相比,CP+DMPP和DMPP+DCD处理红壤中铵态氮含量提高56%～62%,显著高于CP、DMPP和DCD处理;土壤表观硝化率显著降低33%～34%。添加硝化抑制剂及其组合的6个处理均显著提高了玉米生物量和氮肥吸收利用率。与N处理相比,单独添加硝化抑制剂处理生物量均显著高于硝化抑制剂组合处理,平均提高1.3倍;添加DCD处理效果最显著,玉米籽粒产量、吸氮量和氮肥吸收利用率分别显著提高4.1、6.3和4.4倍。为了达到既能低成本又能提高产量和氮肥利用率的效果,在红壤上添加硝化抑制剂DCD是最佳选择。     

添加生化抑制剂和腐植酸的稳定性增效尿素在黄土中的施用效果

采用田间盆栽试验,研究生化抑制剂与生物刺激素腐植酸结合制成的高效稳定性增效尿素肥料在黄土中的氮素转化特征、增产效果和氮素肥料表观利用率,以探明其施用效果,为开发适宜黄土施用的新型增效尿素肥料提供理论依据。本研究以不施氮肥(CK)和施尿素氮肥(N)为对照,在尿素中分别添加腐植酸(F)、N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和2-氯-6-三甲基吡啶(CP),以及腐植酸与3种生化抑制剂分别组合(NBPT+F、DMPP+F、CP+F)。结果表明: 与N处理相比,F、NBPT+F、DMPP+F和CP+F处理均能显著提高玉米的产量、叶片叶绿素含量、叶面积指数和植株吸氮量,对土壤铵态氮和硝态氮含量也有显著影响。与单独施用生化抑制剂相比,添加腐植酸可提高玉米叶片叶绿素含量。与CP相比,CP+F玉米的植株吸氮量、叶绿素含量、氮肥吸收利用率均显著提高;与NBPT相比,NBPT+F硝化抑制率提高10.7%,但玉米产量、叶面积指数、植株吸氮量和氮肥利用率等均有所降低;与DMPP相比,DMPP+F显著降低了玉米产量、叶面积指数、植株吸氮量、氮肥利用率和硝化抑制率等。综合玉米产量、植株吸氮量、氮肥吸收利用率以及土壤铵态氮、硝态氮含量等指标,在黄土地区施用尿素肥料时,建议添加腐植酸和CP以提升尿素性能,从而提高产量和肥料利用率。     

不同氮肥对东北春玉米农田温室气体周年排放的影响

为探明不同氮肥条件下高纬度农田土壤的温室气体排放特性,采用静态箱-气相色谱法研究了常规施氮(CN)、施用缓释肥(SLN)、尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂(NIUI)、不施氮肥(NN)对东北春玉米农田土壤温室气体排放的影响.结果表明: CN、SLN和NIUI处理产量分别为9618、9376和9645 kg·hm^-2.与CN处理相比,SLN促进了玉米生长季土壤N₂O的排放,降低了非生长季土壤N₂O的排放;NIUI处理N₂O累积排放量比CN降低了39.0%;各处理土壤CO₂周年累积排放通量无显著差异;东北春玉米田是大气中CH₄的弱汇,NIUI处理较CN促进了玉米生长季土壤对CH₄的吸收.综上,尿素添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂可以在实现玉米高产的同时有效减少土壤温室气体排放.     

硝化抑制剂DCD、 DMPP对褐土氮总矿化速率和硝化速率的影响

采用15N库稀释-原位培养法研究了硝化抑制剂DCD、DMPP对华北盐碱性褐土氮总矿化速率和硝化速率的影响.试验在山西省运城市种植玉米的盐碱性土壤上进行,设单施尿素、尿素+DCD、尿素+DMPP 3个处理.结果表明:施肥后2周,DCD、DMPP分别使氮总矿化速率和氮总硝化速率减少了25.5％、7.3％和60.3％、59.1％,DCD对氮总矿化速率的影响显著高于DMPP,两者对氮总硝化速率的影响无显著差异;而在施肥后7周,不同硝化抑制剂对氮总硝化速率的影响存在差异.施肥后2周,3个处理的土壤氮总矿化速率和硝化速率分别是施肥前的7.2 ～10.0倍和5.5 ～21.5倍;NH4+和NO3-消耗速率分别是施肥前的9.1 ～12.2倍和5.1 ～8.4倍,这是由氮肥对土壤的激发效应所致.硝化抑制剂使氮肥更多地以NH4+形式保持在土壤中,减少了NO3-的积累.土壤氮总矿化速率和总硝化速率受硝化抑制剂的抑制是N2O减排的主要原因.     

脲酶/硝化抑制剂在黑土和褐土中对尿素氮转化的调控效果

本试验研究脲酶/硝化抑制剂不同组合在黑土和褐土中对尿素水解和硝化作用的调控效果,旨在筛选出适合东北黑土、褐土的高效抑制剂组合。采用室内恒温、恒湿培养试验,以不施氮肥(CK)和施用普通尿素肥料(U)为对照,研究分别添加脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)及其与硝化抑制剂双氰胺(DCD)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(CP)、2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶(AM)、3-甲基吡唑(MP)组合制成的6种高效稳定性尿素在黑土和褐土中的尿素水解和氨氧化特征。在培养125 d内分别取土壤样品15次,通过测定2种土壤中尿素态氮、铵态氮和硝态氮含量,及氨氧化作用强度,计算硝化抑制率,确定最适合2种土壤的抑制剂或组合。结果表明: 尿素在黑土和褐土中水解时间约7 d,添加NBPT以及其与不同硝化抑制剂组合均能将尿素水解时间延长21 d以上。与U处理相比,添加抑制剂可显著增加土壤NH₄⁺-N含量,降低NO₃^--N生成量,维持土壤中高NH₄⁺-N含量的时间更久。黑土中,添加硝化抑制剂的处理均能显著抑制土壤硝化作用,有效硝化抑制时间超过125 d;DMPP、CP与NBPT配施使黑土NH₄⁺-N含量提高1.6～1.8倍,培养125 d时其硝化抑制率分别为47.9%和24.1%。褐土中,U处理培养80 d左右基本完成硝化过程,而添加硝化抑制剂使硝化过程延长至少30 d;DCD、DMPP与NBPT配施使土壤NH₄⁺-N含量提高2.1～3.4倍,培养125 d时其硝化抑制率分别为25.3%和23.2%。因此,尿素与NBPT+DMPP和NBPT+DCD制成的高效稳定性尿素分别在黑土和褐土中施用效果最好,其次分别是NBPT+CP和NBPT+DMPP。     

生物炭配施硝化/脲酶抑制剂对亚热带水稻土活性氮气体排放的影响

探究施用生物炭和脲酶抑制剂/硝化抑制剂对亚热带水稻土氮素硝化过程的调控作用、氨挥发和N₂O排放的温室效应潜能的影响,确定生物炭与硝化和脲酶抑制剂的最佳组合,可为削减施用氮肥带来的活性氮气体排放对环境的负面风险提供理论依据。本研究采用室内好气培养试验方式,以单施尿素(N)为对照,设置7个试验处理[尿素+生物炭(NB),尿素+硝化抑制剂(N+NI),尿素+脲酶抑制剂(N+UI),尿素+硝化抑制剂+脲酶抑制剂(N+NIUI),尿素+硝化抑制剂+生物炭(NB+NI),尿素+脲酶抑制剂+生物炭(NB+UI),尿素+硝化抑制剂+脲酶抑制剂+生物炭(NB+NIUI)],观测生物炭与脲酶抑制剂(NBPT)/硝化抑制剂(DMPP)配施下土壤无机氮含量、N₂O排放及氨挥发的变化动态。结果表明: 1)培养期间,与N处理(5.11 mg N·kg^-1·d^-1)相比,NB处理的土壤硝化速率常数显著增加33.9%,N+NI处理显著降低22.9%;NB处理显著提高了氨氧化细菌(AOB)丰度,增幅达56.0%。2)与N处理相比,N+NI和NB+NI处理的NH₃累积排放量均显著增加约49%;N+UI处理降低了NH₃累积损失量,NB+UI处理抑制效果更明显。3)各处理的N₂O排放速率高峰均出现在施肥后前10 d;NB处理的N₂O排放高峰出现最早,N处理排放速率最高(5.87 μg·kg^-1·h^-1);硝化抑制剂与脲酶抑制剂配施减少土壤N₂O排放的效果最佳。综合计算各处理直接N₂O和间接N₂O(NH₃)排放产生的温室效应潜能(GWP)发现,N+NI和NB+NI处理较N处理分别增加了34.8%和40.9%,而NB和NB+UI处理的GWP显著降低了45.9%和60.5%。因此,生物炭与脲酶抑制剂配施对降低土壤活性氮气体排放所产生的温室效应潜能效果最佳。     

脲酶-硝化抑制剂对减缓尿素转化产物氧化及淋溶的作用

利用原状土柱模拟试验,研究了脲酶抑制剂氢醌(HQ),硝化抑制剂包被碳化钙(ECC)和双氰胺(DCD)以及它们的不同组合对尿素转化产物土壤持留、氧化以及淋溶的影响.结果表明,与其它抑制剂处理相比,HQ+DCD组合能有效抑制尿素水解产物的氧化,使其以交换态NH₄⁺的形式在土壤中长时间持留;氧化作用的抑制不仅减少了氧化产物NO₃^-的累积,也降低了NO₃^-淋溶潜势,使其淋入下层土壤的深度仅限在5～10 cm范围内,且淋溶量显著降低.     

硝化抑制剂DCD、DMPP对褐土氮总矿化速率和硝化速率的影响

采用¹⁵N库稀释-原位培养法研究了硝化抑制剂DCD、DMPP对华北盐碱性褐土氮总矿化速率和硝化速率的影响.试验在山西省运城市种植玉米的盐碱性土壤上进行,设单施尿素、尿素+DCD、尿素+DMPP 3个处理.结果表明：施肥后2周,DCD、DMPP分别使氮总矿化速率和氮总硝化速率减少了25.5%、7.3%和60.3%、59.1%,DCD对氮总矿化速率的影响显著高于DMPP,两者对氮总硝化速率的影响无显著差异;而在施肥后7周,不同硝化抑制剂对氮总硝化速率的影响存在差异.施肥后2周,3个处理的土壤氮总矿化速率和硝化速率分别是施肥前的7.2～10.0倍和5.5～21.5倍;NH₄⁺和NO₃^-消耗速率分别是施肥前的9.1～12.2倍和5.1～8.4倍,这是由氮肥对土壤的激发效应所致.硝化抑制剂使氮肥更多地以NH₄⁺形式保持在土壤中,减少了NO₃^-的积累.土壤氮总矿化速率和总硝化速率受硝化抑制剂的抑制是N₂O减排的主要原因.     

脲酶-硝化抑制剂对减缓尿素转化产物氧化及淋溶的作用

利用原状土柱模拟试验,研究了脲酶抑制剂氢醌(HQ),硝化抑制剂包被碳化钙(ECC)和双氰胺(DCD)以及它们的不同组合对尿素转化产物土壤持留、氧化以及淋溶的影响.结果表明,与其它抑制剂处理相比,HQ+DCD组合能有效抑制尿素水解产物的氧化,使其以交换态NH₄⁺的形式在土壤中长时间持留;氧化作用的抑制不仅减少了氧化产物NO₃^-的累积,也降低了NO₃^-淋溶潜势,使其淋入下层土壤的深度仅限在5～10 cm范围内,且淋溶量显著降低.     

脲酶／硝化抑制剂对土壤有效态氮、微生物量氮和小麦氮吸收的影响

研究了脲酶抑制剂(NBPT)、硝化抑制剂(DCD)及二者组合在草甸棕壤上施用对尿素态N转化及土壤总有效态N、微生物量N的影响．结果表明,尿素配施NBPT、DCD及抑制剂组合能够增加尿素水解后土壤NH4^+含量2％-53％。显著降低了氧化态N的浓度,抑制了土壤中铵态N的氧化,增加土壤总有效N34％-44％,小麦吸N量增加0．26％-6．79％。其中以脲酶抑制剂与硝化抑制剂组合的效果最明显．抑制剂施用增加了微生物在小麦生长初期对有效态N固持,有利于后期土壤有效态N的矿化．     

氮素配施双氰胺对冬小麦-夏玉米轮作系统N2O排放的影响及效益分析

针对目前集约化农业生产中氮肥用量盲目偏高、氮素利用率低、土壤及肥料中氮素以温室气体N₂O形式的排放量增加等问题,采用田间试验研究了不同氮肥水平(150、225、300 kg·hm^-2)配施双氰胺(DCD)对华北地区集约化农田冬小麦-夏玉米轮作系统N₂O排放的影响,并分析了其经济效益.结果表明： 在整个轮作系统中,不同氮水平配施DCD处理的N₂O排放通量减小25.6%～32.1%,N₂O年度累积排放量降低23.1%～31.1%.土壤N₂O排放通量与表面温度和湿度均呈显著指数相关,且湿度对小麦季N₂O排放的影响大于玉米季,而温度对玉米季的影响大于小麦季.施用DCD后,小麦、玉米产量分别增加16.7%～24.6%和29.8%～34.5%,两季作物经济收益平均增加7973.2 元·hm^-2.因此,合理氮肥用量配施DCD既可以保证作物产量、提高经济效益,又可以减少N₂O排放.综合考虑环境效益与经济效益,本试验条件下中量氮肥配施双氰胺(N总量225 kg·hm^-2)是一种适宜在华北地区推广的优良氮肥管理模式.     

氮素配施双氰胺对冬小麦-夏玉米轮作系统N2O排放的影响及效益分析

针对目前集约化农业生产中氮肥用量盲目偏高、氮素利用率低、土壤及肥料中氮素以温室气体N₂O形式的排放量增加等问题,采用田间试验研究了不同氮肥水平(150、225、300 kg·hm^-2)配施双氰胺(DCD)对华北地区集约化农田冬小麦-夏玉米轮作系统N₂O排放的影响,并分析了其经济效益.结果表明： 在整个轮作系统中,不同氮水平配施DCD处理的N₂O排放通量减小25.6%～32.1%,N₂O年度累积排放量降低23.1%～31.1%.土壤N₂O排放通量与表面温度和湿度均呈显著指数相关,且湿度对小麦季N₂O排放的影响大于玉米季,而温度对玉米季的影响大于小麦季.施用DCD后,小麦、玉米产量分别增加16.7%～24.6%和29.8%～34.5%,两季作物经济收益平均增加7973.2 元·hm^-2.因此,合理氮肥用量配施DCD既可以保证作物产量、提高经济效益,又可以减少N₂O排放.综合考虑环境效益与经济效益,本试验条件下中量氮肥配施双氰胺(N总量225 kg·hm^-2)是一种适宜在华北地区推广的优良氮肥管理模式.     

减氮-秸秆还田及双氰胺施用对旱地雨养区冬小麦产量和氮平衡的影响

通过在陕西杨凌进行的3年田间试验研究了减氮+秸秆还田以及添加双氰胺(DCD)对旱地雨养区冬小麦-夏休闲种植模式小麦产量和氮平衡的影响.试验共设置不施氮肥(CK)、施氮220 kg·hm^-2+秸秆不还田(FP)、施氮150 kg·hm^-2+秸秆还田(OPT)和施氮150 kg·hm^-2+秸秆还田+7.5 kg·hm^-2双氰胺(OPT+DCD)4个处理.结果表明:与FP相比,OPT处理产量略降低,但差异不显著,而氮肥利用率增加6.1%,氮肥表观损失率减小7.2%; OPT+DCD处理小麦产量和氮肥利用率均最高,且氮肥表观损失率最低,3年平均产量分别比OPT和FP高10.4%和7.9%,氮肥利用率高20.8%和28.1%,氮肥表观损失率减少8.5%和15.1%.施肥40~45 d内,添加DCD可以提高表层土壤NH₄⁺-N的含量,减少NO₃^--N的累积.     

与氮转化有关的土壤酶活性对抑制剂施用的响应

利用室内模拟培养试验,研究好气条件下施用尿素后土壤脲酶、脲酸还原酶、亚硝酸还原酶和羟胺还原酶活性对脲酶抑制剂氢醌（HQ）与硝化抑制剂包被碳化钙（ECC）和双氰胺（DCD）组合（HQ ECC、HQ DCD）的响应、结果表明,HQ DCD组合与其它抑制剂处理相比能更有效地降低土壤脲酶活性,增加硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶活性,不同处理土壤脲酶、亚硝酸还原酶和羟胺还原酶活性与土壤NH4^ 、NO3^-、NH3挥发和N2O排放速率间存在不同形式的显著相关关系：土壤脲酶、亚硝酸还原酶和羟胺还原酶活性之间存在不同形式的显著正相关关系。     

30种芳香植物水浸提液对尿素水解和硝化作用的抑制效果

采用室内培养实验,研究了17科30种芳香植物水浸提液对3种土壤中尿素水解和硝化作用的抑制效果。结果表明:浸提液能够对尿素水解起抑制作用的芳香植物有22种,其中5种的抑制效果优于脲酶抑制剂氢醌(HQ);30种芳香植物浸提液均能够抑制硝化作用,其中11种的硝化抑制效果优于双氰胺(DCD);菊科植物洋甘菊(Chamomila recutita)和芸香科植物桔子花(Citrus reticulata)既能有效抑制尿素水解,又能有效减缓NH4+的硝化,是尿基氮肥增效剂的最佳选择。研究还表明,洋甘菊和桔子花粉末在培养后的24~36h脲酶抑制率最高,在培养后的7~14 d硝化抑制率最高,且抑制效果随粉末用量的增加而增强。     

抑制剂及其组合对尿素15N在小麦土壤系统中的行为和归宿的影响

应用加有脲酶抑制剂(HQ)、硝化抑制剂(DCD)及其组合的标记尿素进行春小麦盆栽试验.结果表明,在生长季节结束时,小麦回收,土壤残留和损失的肥料N各占施入N量的17.65～23.69%、43.72～56.32%和19.99～36.77%.其中,与单施尿素相比,两种抑制剂配合使用处理的肥料N总回收率高16.78%,小麦回收高5.96%.施用氮肥对籽粒贡献最大,占吸收肥料N量43.3～62.0%.     

氮肥调控剂对潮褐土中不同氮源氮素转化及油菜生长的影响

采用土壤培养和盆栽试验相结合的方法,研究了硝化抑制剂双氰胺(DCD)与纳米碳配合施用对尿素和碳酸氢铵在华北平原典型土壤潮褐土中转化的调控效果及其对油菜生长的影响.结果表明:尿素和碳酸氢铵在施入土壤后的2周内,土壤无机氮的供应强度差别较大,2周以后则基本相似.2种氮源对油菜生长及氮素利用的影响在生育前期(播种后34 d)差异显著,但最终达到商品生物量收获时,氮源之间差异不大.DCD对尿素和碳酸氢铵在潮褐土中的转化表现出显著的硝化抑制作用,其抑制强度和有效抑制时间随DCD用量的增加而增强,且以对碳酸氢铵施入土壤后的硝化抑制效果更好.在本研究条件下,DCD用量以占肥料纯氮量的1.0％ ～1.5％相对较佳,可显著提高油菜产量,改善叶色,降低植株硝酸盐含量,提高氮肥利用率.纳米碳与DCD配合施用对土壤铵氧化有明显的协同抑制效果,且可以显著刺激油菜前期的生长发育和氮素利用,降低油菜硝酸盐含量.     

氮肥调控剂对潮褐土中不同氮源氮素转化及油菜生长的影响

采用土壤培养和盆栽试验相结合的方法,研究了硝化抑制剂双氰胺(DCD)与纳米碳配合施用对尿素和碳酸氢铵在华北平原典型土壤潮褐土中转化的调控效果及其对油菜生长的影响.结果表明： 尿素和碳酸氢铵在施入土壤后的2周内,土壤无机氮的供应强度差别较大,2周以后则基本相似.2种氮源对油菜生长及氮素利用的影响在生育前期(播种后34 d)差异显著,但最终达到商品生物量收获时,氮源之间差异不大.DCD对尿素和碳酸氢铵在潮褐土中的转化表现出显著的硝化抑制作用,其抑制强度和有效抑制时间随DCD用量的增加而增强,且以对碳酸氢铵施入土壤后的硝化抑制效果更好.在本研究条件下,DCD用量以占肥料纯氮量的1.0%～1.5%相对较佳,可显著提高油菜产量,改善叶色,降低植株硝酸盐含量,提高氮肥利用率.纳米碳与DCD配合施用对土壤铵氧化有明显的协同抑制效果,且可以显著刺激油菜前期的生长发育和氮素利用,降低油菜硝酸盐含量.     

抑制剂及其组合对尿素^15N在小麦—土壤系统中的行为和归宿的影响

应用加有脲酶抑制剂 (HQ)、硝化抑制剂 (DCD)及其组合的标记尿素进行春小麦盆栽试验 .结果表明 ,在生长季节结束时 ,小麦回收 ,土壤残留和损失的肥料N各占施入N量的 1 7.65～ 2 3.69%、43.72～ 56.32 %和 1 9.99～ 36.77% .其中 ,与单施尿素相比 ,两种抑制剂配合使用处理的肥料N总回收率高 1 6.78% ,小麦回收高 5.96% .施用氮肥对籽粒贡献最大 ,占吸收肥料N量 43.3～ 62 .0 % .