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。     

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。     

稳定性铵态氮肥在黑土和褐土中的氮素转化特征

以稳定性氯化铵为氮源,采用室内培养的方法,研究0.20、0.50、1.00 g N·kg^-1干土3种浓度的稳定性铵态氮肥在黑土、褐土中的氮素转化特征.结果表明: 在褐土中,随着氯化铵添加量的增加,土壤中发生硝化作用的时间逐渐推迟,添加0.20、0.50 g N·kg^-1干土处理开始发生明显硝化反应的时间分别为第3、7天,在高浓度氮量(1.00 g N·kg^-1干土)添加下硝化作用受到明显抑制;在黑土中,各浓度氮量添加处理开始发生硝化反应的时间相同,均为第3天,且随着添加量的增加,硝化作用潜势逐渐减弱.只加铵态氮肥的处理中,添加0.20 g N·kg^-1干土的氯化铵氮肥在褐土和黑土中的硝化反应时间分别可维持3周和2周左右;添加0.50 g N·kg^-1干土的氯化铵氮肥在褐土和黑土中的硝化反应时间分别可维持4周和3周左右.与单施氯化铵相比,黑土和褐土在0.20、0.50 g N·kg^-1干土添加浓度下,按纯氮量的1.0%添加3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、4.0%添加二氰二胺(DCD)均能显著抑制硝化作用,降低硝态氮的含量,抑制硝化作用潜势.综上,在褐土中,随着氯化铵添加浓度增加,土壤硝化作用受到抑制效果大于黑土.在0.20、0.50 g N·kg^-1干土外源铵态氮时,添加抑制剂可以显著抑制铵态氮的硝化作用.因此室内硝化抑制剂培养试验时,建议铵态氮添加量不超过1.00 g N·kg^-1干土,以0.50 g N·kg^-1干土效果最好.     

含硝化抑制剂DMPP复合肥对日光温室芹菜生长和营养品质的影响

通过田间试验研究了含硝化抑制剂DMPP复合肥对日光温室芹菜生长和品质的影响. 结果表明,与普通复合肥相比,一次基施DMPP复合肥67.5和54.0 kg·hm^-2 氮处理分别使芹菜增产5.78%和10.14%; DMPP复合肥可降低芹菜可食部分硝酸盐含量,提高Vc、游离氨基酸、可溶性糖及氮、磷含量. 与分次施用相比,适当减少DMPP复合肥施用次数和用量可提高芹菜产量并改善其品质,降低生产成本.DMPP复合肥在施入土壤中后具有显著的硝化抑制作用,延缓了菜地土壤铵态氮向硝态氮的转化,降低了氮素向水体迁移的风险.芹菜收获后土壤中全氮、铵态氮、硝态氮残留较多,有利于保持地力.     

氮肥施用时期及基追比例对土壤矿质氮含量时空变化及小麦产量和品质的影响

采用田间试验方法,研究了不同氮肥施用时期和基追比例对土壤硝态氮和铵态氮含量变化及小麦产量和品质的影响.结果表明：土壤硝态氮和铵态氮含量随着土层深度的增加而降低,不同氮肥施用时期和基追比例对0～20 cm土层土壤硝态氮和铵态氮含量均有显著影响;与氮肥全部基施处理相比,氮肥施用时期后移和基追比例的增加,明显提高了氮肥吸收利用率,减少了小麦全生育期土壤氮素的表观盈余量,同时显著改善了小麦籽粒品质;但对籽粒产量影响不显著,孕穗期追施比例过大导致产量显著降低.在本试验条件下,综合考虑产量、品质和生态效益,以基肥∶拔节肥∶孕穗肥为5∶3∶2为最佳氮肥运筹方式.     

不同尿素配施处理下土壤氨挥发特性

采用室内恒温模拟培养方法,以单施尿素处理为对照,研究了减量尿素配施玉米秸秆、配施脲酶抑制剂NBPT和硝化抑制剂DMPP组合、配施玉米秸秆+抑制剂组合等处理对棕壤氨挥发特性的影响,分析了不同处理土壤的p H、铵态氮、硝态氮含量与氨挥发速率的相关性。结果表明:单施尿素处理氨挥发速率在第3天即达到峰值;减量尿素配施玉米秸秆处理的氨挥发速率峰值出现时间延迟至施肥后第5天;在配施玉米秸秆的土壤中添加抑制剂组合后,氨挥发速率峰值延迟至第11天出现。与单施尿素相比,减量尿素配施玉米秸秆并添加抑制剂组合可显著降低氨挥发速率峰值74.27%,培养18 d可减少氨挥发累积损失量43.96%。不同处理的氨挥发速率与土壤的铵态氮浓度、p H呈正相关,与土壤的硝态氮浓度呈负相关。配施玉米秸秆并添加抑制剂组合的土壤中铵态氮浓度达到高峰后可长时间保持较高水平(350 mg·kg-1),并可有效减少硝态氮的浓度。     

灌溉方式和施氮量对棉田氮肥利用率及损失的影响

在田间条件下,研究不同灌溉方式(滴灌和漫灌)和不同施氮水平(0、240、360、480kg N·hm-2)对棉田氮肥利用率及损失的影响,并定量分析了氮肥被植株吸收、土壤硝态氮残留,以及氨挥发、硝态氮淋溶损失、硝化反硝化损失等氮素循环转化途径.结果表明:滴灌棉花籽棉产量、植株吸氮量和氮肥利用率均显著大于漫灌.漫灌土壤硝态氮残留量显著高于滴灌;在不同施氮量处理中滴灌土壤氨挥发损失量占肥料氮施用量的比例为0.06％～0.14％,且显著高于漫灌;滴灌和漫灌硝态氮淋溶损失量占肥料氮施用量的比例分别为4.4％和8.8％,与漫灌相比,滴灌能显著降低淋溶水中硝态氮淋失量;滴灌和漫灌肥料氮的硝化-反硝化损失量分别占肥料氮施用量的17.9％和16.8％.硝态氮淋溶和硝化-反硝化损失是新疆棉田氮素损失的主要途径.     

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.     

双氰胺对碳酸氢铵在土壤中氮素转化的影响

采用室内培养试验方法,研究了双氰胺对碳酸氢铵中的铵态氮在土壤中动态变化的影响。结果表明,无论是碳铵与双氰胺的机械混施,还是含双氰胺的长效碳铵,在抑制铵态氮硝化产生硝态氮的同时对氨挥发也有一定的抑制作用,使土壤在更长的时间内保持更高的铵态氮含量,并对碳铵施入后土壤的酸碱化强度起到了缓冲作用。添加双氰胺不但提高了碳铵的氮肥利用率,还减少了肥料氮素损失.     

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.     

土壤微生物生物量氮对不同腐熟度有机肥的响应及对土壤矿质氮的调控作用

为探究化肥配施不同腐熟度有机肥对土壤微生物生物量氮(MBN)的影响及土壤MBN调控土壤矿质氮的作用,将堆肥过程与土壤培养试验相结合,设置常规化肥对照(CK)、化肥+腐熟度为50%(种子发芽指数为50%,下同)的有机肥(CO1)、化肥+腐熟度为80%的有机肥(CO2)、化肥+腐熟度为100%的有机肥(CO3)共4个处理,测定土壤MBN、矿质氮(NH₄⁺-N、NO₃^--N)、净硝化速率、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、脲酶和蛋白酶,并揭示土壤MBN对矿质氮的调控作用。结果表明: 到培养结束时,与CK处理相比,有机肥处理(CO1、CO2、CO3)的土壤MBN、NH₄⁺-N含量显著提高50.1%～62.4%、109.9%～147.1%,土壤NO₃^--N、净硝化速率显著降低23.3%～46.8%、26.2%～51.5%,土壤MBC、DOC含量、脲酶和蛋白酶活性分别显著提高33.8%～69.6%、7.4%～20.8%、11.2%～69.0%、9.4%～25.1%,且CO2、CO3的变化幅度均显著高于CO1。冗余分析和结构方程模型显示,较高腐熟度有机肥(腐熟度≥80%)对MBC、MBN、NH₄⁺-N含量、脲酶和蛋白酶活性具有正向调控作用,对土壤净硝化速率具有负向调控作用。化肥配施较高腐熟度有机肥可以明显增加土壤MBN,提升脲酶、蛋白酶活性,增加NH₄⁺-N含量,降低土壤净硝化速率。因此,在实际应用中,建议采用腐熟度为80%的有机肥与化肥配施,减少有机肥生产成本及时间,实现有机固体废弃物的资源化利用。     

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。     

长效肥料ENTEC对野生刺苋驯化栽培的影响

探讨了含有硝化抑制剂DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)的长效肥料ENTEC对剌苋(Amaranthus spinosus L.)干物质积累及其氮素利用的影响. 结果表明: 与尿素处理相比,ENTEC对提高剌苋干物质积累作用不明显,其最大生长速率出现时间较晚; 施用ENTEC,土壤含氮量较高,且下降速度较慢,说明其具有较强的防止氮素流失的作用.同时,ENTEC有利于提高氮素的利用率,ENTEC处理的植株氮素利用率比尿素处理提高了41.56%.另外,ENTEC能促进剌苋对磷、钾素的吸收.     

氮硅添加对青藏高原高寒草甸土壤氮矿化的影响

为了解全球气候变化背景下氮沉降对土壤氮矿化的影响及硅添加对土壤氮矿化的促进作用, 该试验设置不同浓度的氮肥单独添加(0、20、40、60 g·m ^-2, 分别为对照CK、N20、N40、N60)以及与硅肥配施(硅酸4 g·m ^-2, Si4), 测定不同处理下0-20、20-40、40-60 cm土层土壤硝态氮含量、铵态氮含量、净硝化速率、净氨化速率以及净矿化速率。结果显示: (1)单独添加氮肥, 各土层土壤硝态氮和铵态氮含量均随处理浓度的增加而增加, 0-20 cm土层N20、N40、N60处理下土壤硝态氮和铵态氮分别较CK增加63.48%、126.04%、247.03%和80.66%、152.52%、244.56%; 随着土层深度增加, 土壤硝态氮、铵态氮含量均有下降, 20-40、40-60 cm土层较0-20 cm土层硝态氮含量分别平均减少53.90%、76.05%, 铵态氮含量分别平均减少48.62%、68.23%。(2)土壤净硝化速率、净氨化速率及净矿化速率随着氮肥浓度增加均呈上升趋势。相同氮肥添加浓度下, 土壤净硝化速率、净氨化速率和净矿化速率随着土层深度增加逐渐下降(除CK外)。(3)与单独添加氮肥比较, 氮硅肥配施, 土壤氮含量有显著提高, 在0-20 cm土层硝态氮和铵态氮较CK分别增加98.78%、192.62%、330.16%和99.96%、195.82%、306.32%, 20-40、40-60 cm土层也有类似趋势。同时, 氮硅配施促进了土壤氮矿化行为, 在0-20 cm土层, N60Si4处理下的土壤净硝化速率、净氨化速率较单独施氮时分别增加35.88%、27.41%。以上结果表明, 与单独氮肥添加相比, 氮硅配施不但能提高土壤氮含量, 而且能促进土壤氮的矿化作用, 对大气氮沉降有一定的缓解作用。