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。     

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。     

土壤理化性质与生物活性对持续施用缓/控释尿素肥料的响应

为了明确连续施用缓/控释尿素肥料对潮棕壤的基本理化性质和生物活性的影响,对持续6年施用不同种缓/控释尿素肥料种植玉米土壤的基本理化性质和生物活性指标进行了测定和分析。结果表明:连续6年施用缓/控释尿素肥料后土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾含量均显著增加,而全钾、碱解氮及pH值下降;持续施用缓/控释尿素可以减缓土壤pH的下降,缓释尿素肥料的pH显著高于包膜尿素的pH;施用缓/控释肥料的土壤脲酶活性高于施用普通尿素肥料,长期施用脲酶抑制剂和硝化抑制剂结合及包膜的尿素肥料硝酸还原酶活性最高,且激活了土壤硝化作用潜势,包膜尿素肥料提高了土壤微生物生物量氮,添加硝化抑制剂类肥料提高了土壤中微生物生物量碳。总体来说,持续6年施用NBPT+DMPP+U和PCU肥料土壤生物活性高于其他处理,考虑到肥料成本和经济效应,NBPT和DMPP配施的尿素肥料更适用于潮棕壤上连续施用。     

生化抑制剂组合与施肥模式对黄泥田水稻产量和经济效益的影响

施用脲酶/硝化抑制剂可以有效调控土壤氮素转化,减少氮素损失,提高作物氮肥利用率。采用二因素随机区组设计,研究生化抑制剂组合(NBPT/NPPT+CP)与施肥模式(一次性和分次施肥)互作对黄泥田水稻产量、产量构成因素和经济效益的影响。结果表明:生化抑制剂组合和施肥模式分别对黄泥田水稻产量和经济效益的影响极显著(P0.001),其交互效应不显著(P0.05);尿素分次施用(U3)处理水稻产量和经济效益较一次性施用(U)处理分别显著提高14.2%和14.6%(P0.05);与U处理相比,U+NBPT、U+NPPT、U+CP、U+NBPT+CP、U+NPPT+CP处理产量分别显著提高22.8%、22.2%、20.1%、24.1%、25.8%(P0.05),经济效益分别显著提高25.2%、24.6%、22.2%、26.2%、28.1%(P0.05);与U3处理相比,U3+NBPT、U3+NPPT、U3+CP、U3+NBPT+CP、U3+NPPT+CP处理产量分别显著提高10.8%、13.5%、12.8%、12.0%、15.8%(P0.05),经济效益分别显著提高11.7%、14.7%、14.0%、12.6%、16.8%(P0.05);新型脲酶抑制剂NPPT单独施用及与CP配施的田间水稻增产效果与NBPT相似。通径分析表明,一次性施肥对水稻产量的直接效应顺序为千粒重(0.460)有效穗数(0.436)每穗粒数(0.385),分次施肥顺序为有效穗数(1.040)每穗粒数(0.304)千粒重(-0.059)。总之,黄泥田水稻施肥添加抑制剂可以有效扩充籽粒库容,提高产量,获得较高收益,结合不同施肥模式能进一步提高作物品种的增产潜力。     

高效稳定性硫酸铵氮肥在黑土中的施用效果

为筛选高效稳定性氮肥,采用盆栽试验,通过监测施用不同处理的稳定性硫酸铵对黑土铵态氮和硝态氮含量、表观硝化率、硝化抑制率、玉米生长指标、产量和氮素效率等指标的影响,研究添加不同生化抑制剂配方的稳定性硫酸铵态氮肥在吉林黑土玉米栽培中的施用效果。本试验以不施氮肥(CK)和施硫酸铵(N)为对照,在硫酸铵中分别添加硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、2-氯-6-三甲基吡啶(CP),氮保护剂(N-GD)和肥料增效剂(HFJ)及其组合,制成9种稳定性硫酸铵氮肥。结果表明: 与单施硫酸铵氮肥处理相比,在黑土中添加DMPP和DMPP组合显著影响土壤中铵态氮和硝态氮含量及土壤表观硝化率,铵态氮含量提高1.4～2.0倍,硝态氮含量降低13.6%～17.9%,土壤表观硝化率降低55.3%～59.8%;添加DMPP、DMPP+HFJ和DMPP+N-GD组合硝化抑制率最高,达到16.5%以上;添加DMPP+HFJ+N-GD和HFJ的硫酸铵处理玉米叶片叶绿素含量增加最显著,增加4.5～5.3倍;硫酸铵添加硝化抑制剂和肥料增效剂对株高无显著影响;添加HFJ的硫酸铵处理玉米生物量、籽粒产量、经济系数、收获指数、氮肥农学利用率、氮素吸收利用率、肥料贡献率和氮肥偏生产力增加最显著,分别增加1.2、2.5、0.7、0.6、2.7、2.1、1.3和2.5倍。添加HFJ和DMPP、DMPP+HFJ、DMPP+N-GD处理的硫酸铵处理在黑土中施用效果最好,但是DMPP成本较高,因此,兼顾成本和氮肥利用率,建议稳定性硫酸铵态氮肥生化抑制剂首选氮肥增效剂HFJ,其次选择DMPP+HFJ或者DMPP+N-GD。     

氮肥配施生化抑制剂组合对黄泥田土壤氮素淋溶特征的影响

揭示尿素类肥料添加生化抑制剂组合后,在黄泥田土壤中硝态氮(NO~-_3-N)和铵态氮(NH~+_4-N)的淋溶损失规律。采用室内土柱淋溶培养试验,研究脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和硝化抑制剂2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP)单独添加及配合施用对尿素和尿素硝铵(300 kg N/hm~2)中氮(N)素在土体中淋溶损失的影响。结果表明:尿素和尿素硝铵处理淋溶液中NH~+_4-N和NO~-_3-N浓度均呈先升后降的变化趋势,而出峰时间不一。NH~+_4-N和NO~-_3-N淋失量随着时间的延长,处理间差异逐渐变大。NBPT处理可以减缓尿素水解,有效抑制NH~+_4-N生成,延缓其出峰时间,减少NH~+_4-N流失;CP处理可以有效抑制NH~+_4-N向NO~-_3-N转化,减少NO~-_3-N流失。与单独添加NBPT和CP处理相比,两者配施对N素淋溶损失有明显的协同抑制效果在黄泥田土壤中,既能减缓尿素水解,保持土壤中较高NH~+_4-N含量,又能降低淋溶液中NO~-_3-N浓度。培养结束时(第72天),UAN处理中NO~-_3-N、NH~+_4-N、矿质态N淋失总量及硝化率较U处理高34.39%、5.32%、31.72%和15.71%。U+NBPT、U+CP和U+NBPT+CP处理较U处理分别显著降低NO~-_3-N淋失总量达15.58%、114.77%和73.45%;UAN+NBPT、UAN+CP和UAN+NBPT+CP处理较UAN处理分别显著降低达15.88%、54.87%和37.46%。不同处理NO~-_3-N淋失总量大小表现为:UAN UAN+NBPT U UAN+NBPT+CP U+NBPT UAN+CP U+NBPT+CP U+CP CK。在一定施肥量条件下,NBPT和CP单独施用或配施均可降低黄泥田土壤中NO~-_3-N累积淋失量。对各处理淋溶液中NO~-_3-N淋失量(y)随时间(x)的变化进行拟合,其中以线性方程(y=ax+b)的拟合度较高,且各抑制剂处理a、b值均存在明显差异。总体认为,在黄泥田土壤中施用CP及其与NBPT配施可以显著降低土壤NO~-_3-N淋溶损失,减少N素淋失风险,提高肥料利用率。     

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。     

基于氮同位素标记技术的高寒人工草地氮肥氨挥发和氮素回收率研究

通过野外原位试验, 采用¹⁵N 标记技术和密闭室间歇通气法, 在青海省同德牧场高寒燕麦人工草地研究不施肥对照、单施尿素、尿素+脲酶抑制剂(NBPT)、尿素+硝化抑制剂(DMPP)、尿素+NBPT+DMPP 处理下高寒人工草地氨挥发、草地初级生产力及15N 标记肥料在牧草茎叶、根系和土壤中的回收率, 为高寒草地生态系统管理和可持续利用模式提供科学依据。结果表明: (1)不同处理下高寒人工草地土壤氨挥发速率表现为: 不施尿素对照处理总体上处于较低且稳定的水平(4.13-7.11g N·hm^-2·d^-1); 单施尿素处理氨挥发速率第2 天达到最大值343.43 g N·hm^-2·d^-1, 随后逐渐下降; 尿素+DMPP 处理氨挥发速率第2 天达到最大值216.53 g N·hm^-2·d^-1; 尿素+NBPT 和尿素+NBPT +DMPP 处理氨挥发速率均在第7 天达到最大值, 分别为43.19 g N·hm^-2·d^-1、34.55 g N·hm^-2·d^-1。(2)不同处理下高寒人工草地土壤累计氨挥发量表现为: 尿素(727.77 g N·hm^-2)> 尿素+DMPP(439.30 g N·hm^-2)> 尿素+NBPT(94.85 g N·hm^-2)> 尿素+NBPT+DMPP(80.01 g N·hm^-2)。统计结果表明, 除尿素+NBPT+DMPP 和尿素+NBPT 之间差异不显著外, 其余处理间累计氨挥发量差异显著(P<0.05)。(3)不同处理下高寒人工草地总初级生产力表现为: 不施肥对照处理总初级生产力为565.57 g·m^-2·y^-1,施尿素处理总初级生产力为652.36 g·m^-2·y^-1, 尿素+DMPP、尿素+NBPT、尿素+NBPT+DMPP 处理总初级生产力为678.33-704.41 g·m^-2·y^-1。(4)不同处理下高寒人工草地¹⁵N 肥料在牧草茎叶、根系和土壤中的回收率看: 单施尿素处理15N 总回收率(茎叶+土壤+根系)为57.67%, 尿素+DMPP 处理¹⁵N 总回收率为58.08%, 尿素+NBPT、尿素+NBPT+DMPP 处理¹⁵N 总回收率分别为68.74%和79.82%。统计结果显示尿素+NBPT+DMPP 和尿素+NBPT 处理显著提高高寒人工草地氮肥回收率。另外, ¹⁵N 标记肥料在牧草茎叶的回收率为28.45%-37.62%, 在牧草根系中的回收率为2.33%-2.68%, 土壤层(0-0 cm)中回收率为25.90%-41.64%。可以看出, 尿素+NBPT+DMPP 与尿素+NBPT 是同德高寒人工草地降低氨挥发和提高氮肥利用率的最佳施肥措施。     

持续施用缓/控释尿素条件下水田土壤NH3挥发与N2O排放特征

以持续9年施用不同缓／控释尿素的水田棕壤为试验对象,以普通大颗粒尿素为对照,研究了持续施用不同缓／控释尿素条件下水田土壤NH₃挥发与N₂O排放特征.结果表明: 与普通大颗粒尿素(U)相比,除1% 3,4－二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)+U处理 NH₃挥发增加了25.8%外,其他缓／控释尿素肥料处理对NH₃有明显的减排效果.树脂包膜尿素(PCU)对NH₃减排效果最明显,为73.4%,硫包膜尿素(SCU)为72.2%,0.5% N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)+1% DMPP+U为71.9%,1% 氢醌(HQ)+3% 双氰胺(DCD)+U为46.9%,0.5% NBPT+U为43.2%,1% HQ+U为40.2%,3% DCD+U为25.5%, 1% DMPP均与施用普通大颗粒尿素差异显著;所有缓／控释尿素处理与对照相比均可显著减少N₂O排放.1% DMPP+U对N₂O减排效果最明显,为74.9%,PCU为62.1%,1% HQ+3% DCD+U为54.7%,0.5% NBPT+1% DMPP+U为42.2%,3% DCD+U为35.9%,1% HQ+U为28.9%,0.5% NBPT+U为17.7%,SCU为14.5%,均与施用普通大颗粒尿素差异显著.比较0.5% NBPT+1% DMPP+U、SCU、PCU对NH₃和N₂O减排的综合效果,3种肥料作用相近,且均明显优于其他处理,但包膜材料的成本较抑制剂高数倍.因此,同时添加脲酶和硝化抑制剂的缓释尿素是减少水田氮素损失及环境污染的首选氮肥.     

控失尿素对稻田氨挥发、氮素转运及利用效率的影响

通过田间试验,以普通尿素分次施用处理(CU)为对照,研究了控失尿素分次施用(LCUS)和一次施用(LCUB)对水稻田土壤氨挥发特征、水稻氮素营养状况、稻谷产量及氮肥利用效率的影响. 结果表明: 普通尿素分次施用、控失尿素分次施用和控失尿素一次施用条件下,生育期氨挥发总量占总施氮量的比例分别为15.8%、13.4%和19.7%. 与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理可降低土壤氨挥发损失量4.4 kg N·hm^-2,降幅达18.0%,而控失尿素一次施用处理稻田土壤氨挥发总量却增加了7.2 kg N·hm^-2,增幅达24.7%. 与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量、稻谷产量均有不同程度提高,氮肥利用率显著提高了7.6%,但氮素转运量、转运率和对穗氮贡献率均显著降低,而控失尿素一次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量以及氮肥利用率均显著降低,氮素转运量、转运率、对穗氮贡献率以及稻谷产量无显著差异. 综上所述,控失尿素分次施用处理可以在保证稻谷稳产的同时,有效降低稻田土壤氨挥发损失,改善植株氮素营养状况,显著提高氮肥利用效率.     

抑制剂和猪粪对尿素氮在稻田土壤中转化的影响

为了阐明稻田土壤中尿素在配施抑制剂和猪粪的情况下不同形态氮的响应特征,探究不同管理措施下稻田土壤氮素保持和供给能力。本研究采用¹⁵N标记尿素进行盆栽试验,设置不施肥(CK)、猪粪(M)、尿素(N)、猪粪+尿素(NM)、尿素+抑制剂(NI)和尿素+抑制剂+猪粪(NIM)6个处理。抑制剂选用脲酶抑制剂(PPD+NBPT)和硝化抑制剂(DMPP)组合,测定返青期、分蘖期和成熟期土壤氮库的分配、尿素氮在氮库中的保存及水稻吸氮状况。结果表明: 施用猪粪显著提高了土壤铵态氮、固定态铵含量和微生物生物量氮,提高了分蘖期尿素氮在各氮库中的贮存,显著增加了水稻产量。与N处理相比,添加抑制剂促进了NH₄⁺的矿物固定和微生物对尿素氮的固持;与NM处理相比,施用抑制剂增加了黏土矿物对¹⁵NH₄⁺的固定。通径分析表明,施用猪粪能促进水稻吸收肥料氮,增加水稻产量;添加抑制剂可通过铵的矿物固定将更多的肥料氮暂时储存;NIM能将更多的氮贮存在微生物生物量氮中,至作物生长后期,铵的释放和微生物周转矿化可为水稻提供更多的有效氮源。在我国北方稻田,NM和NIM处理是推荐的施肥方式。     

生化抑制剂组合对黄泥田土壤氨挥发及累积特性的影响

采用室内培养方法,通过不同剂量和配比试验,研究脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、硝化抑制剂2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP)及其两者组合对黄泥田土壤氨(NH3)挥发速率、累积特征及动力学特性的影响。结果表明:尿素施用于黄泥田土壤后3天NH3挥发速率逐渐到达峰值,随后下降趋于平稳;与单施尿素处理相比,不同剂量CP处理会加剧土壤中NH3挥发,增加NH3挥发速率峰值10.9%;不同剂量NBPT处理延缓土壤中NH3挥发出峰时间,显著降低NH3挥发速率峰值35.0%;培养第24天,NBPT处理土壤NH3挥发累积量较单施尿素处理降低37.2%,而CP处理增加2.1%;NBPT抑制黄泥田土壤NH3挥发效果显著;与仅添加CP处理相比,两者组合表现出有效地对NH3挥发损失的协同抑制效应;NBPT+CP组合可以有效延缓施肥初期尿素水解,从而减少NH3挥发损失;土壤NH3挥发累积量(第24天)较单施尿素处理降低14.2%,而随着CP剂量的增加,损失量增大;NH3挥发累积量随时间(t)变化的动力学特性可用Elovich方程(qt=a+blnt)进行定量描述,且拟合值显著相关;其中,CP处理增加斜率b值,且随着剂量的增加而增大;NBPT处理降低斜率b值,且随着剂量的增加而减小;NBPT+CP组合可以有效降低斜率b值。相关性分析表明,黄泥田土壤中NH3挥发速率与pH值呈显著正相关。总体认为,在黄泥田土壤中施用NBPT,或与CP配施可以显著减少土壤NH3挥发损失量,降低土壤氮素损失,提高肥料利用率。     

深松与包膜尿素对玉米田土壤氮素转化及利用的影响

耕作方式和氮肥施用是影响土壤中氮肥转化、利用效率和作物产量的重要因素。通过夏玉米田的2a(2011—2012)定位试验,研究了两种耕作方式(深松、旋耕)配合不同尿素类型(包膜尿素、普通尿素)的施用对玉米田土壤硝态氮和铵态氮含量、脲酶活性、硝化细菌和反硝化细菌数量、玉米产量以及氮肥农学效率的影响。研究结果表明:相同耕作方式下,包膜尿素处理土壤中脲酶活性较稳定,且增加了旱田土壤亚硝酸细菌数量而降低了反硝化细菌数量,有利于土壤硝态氮含量的提高,尤其是作物生长的中后期;包膜尿素处理的产量比普通尿素提高7.25%—10.82%,同时提高氮肥农学效率。深松处理增加了土壤中的反硝化细菌数量,配合施用包膜尿素进一步提高了土壤脲酶活性,增加了亚硝酸细菌数量;旋耕与包膜尿素配合施用在一段时期内能显著增加土壤硝态氮含量,减少反硝化细菌数量。深松配合包膜尿素处理能够显著的增加玉米产量,2a分别比旋耕配合包膜尿素增加1.41%和10.62%。因此,深松措施配合施用包膜尿素能够增强土壤脲酶活性,增加亚硝酸细菌数量,提高氮素转化速率,增加作物产量和氮肥农学效率,其稳产效果在干旱年份尤为显著。     

新型磷酰胺类脲酶抑制剂对不同质地土壤尿素转化的影响

施用脲酶抑制剂是降低尿素水解、减少氨气挥发损失、提高作物氮(N)肥利用率的重要途径之一.采用室内恒温、恒湿模拟试验方法,在25 ℃黑暗条件下培养,研究新型磷酰胺类脲酶抑制剂N-丙基磷酰三胺(NPPT)的脲酶抑制效果,比较其与N-丁基磷酰三胺(NBPT)在不同尿素用量条件下不同质地土壤中对脲酶的抑制差异.结果表明: 在壤土和黏土中,尿素作用时间≤9 d,添加抑制剂可以将尿素水解时间延长3 d以上.砂土中,尿素分解过程相对缓慢,添加抑制剂显著降低土壤脲酶活性,抑制NH₄⁺-N生成.在培养期间,不同尿素用量条件下,脲酶抑制剂在不同质地土壤中的抑制效果表现为高施N量优于低施N量.培养第6天,在尿素用量250 mg N·kg^-1条件下,NBPT和NPPT在砂土中脲酶抑制率分别为56.3%和53.0%,在壤土中分别为0.04%和0.3%,在黏土中分别为4.1%和6.2%;尿素用量500 mg N·kg^-1,NBPT和NPPT在砂土中脲酶抑制率分别为59.4%和65.8%,在壤土中分别为14.5%和15.1%,在黏土中分别为49.1%和48.1%.不同质地土壤中脲酶抑制效果表现为砂土>黏土>壤土.不同抑制剂处理在培养期间土壤NH₄⁺-N含量呈现先上升后下降的趋势,而NO₃^--N含量和表观硝化率均呈现逐渐上升的趋势.与单施尿素处理相比,添加脲酶抑制剂NBPT和NPPT显著增加土壤中的残留尿素态N,降低NH₄⁺-N生成.新型脲酶抑制剂NPPT在不同质地土壤中的抑制效果与NBPT相似,是一款有效的脲酶抑制剂.     

持续施用缓/控释尿素条件下水田土壤NH_3挥发与N_2O排放特征

以持续9年施用不同缓/控释尿素的水田棕壤为试验对象,以普通大颗粒尿素为对照,研究了持续施用不同缓/控释尿素条件下水田土壤NH_3挥发与N_2O排放特征.结果表明:与普通大颗粒尿素(U)相比,除1%3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)+U处理NH_3挥发增加了25.8%外,其他缓/控释尿素肥料处理对NH_3有明显的减排效果.树脂包膜尿素(PCU)对NH_3减排效果最明显,为73.4%,硫包膜尿素(SCU)为72.2%,0.5%N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)+1%DMPP+U为71.9%,1%氢醌(HQ)+3%双氰胺(DCD)+U为46.9%,0.5%NBPT+U为43.2%,1%HQ+U为40.2%,3%DCD+U为25.5%,1%DMPP均与施用普通大颗粒尿素差异显著;所有缓/控释尿素处理与对照相比均可显著减少N_2O排放.1%DMPP+U对N_2O减排效果最明显,为74.9%,PCU为62.1%,1%HQ+3%DCD+U为54.7%,0.5%NBPT+1%DMPP+U为42.2%,3%DCD+U为35.9%,1%HQ+U为28.9%,0.5%NBPT+U为17.7%,SCU为14.5%,均与施用普通大颗粒尿素差异显著.比较0.5%NBPT+1%DMPP+U、SCU、PCU对NH_3和N_2O减排的综合效果,3种肥料作用相近,且均明显优于其他处理,但包膜材料的成本较抑制剂高数倍.因此,同时添加脲酶和硝化抑制剂的缓释尿素是减少水田氮素损失及环境污染的首选氮肥.     

施用控释氮肥对稻田土壤微生物生物量碳、氮的影响

借助农业部望城红壤水稻土生态环境野外观测试验站的控释氮肥试验,研究了施用控释氮肥对水稻不同生育期间稻田土壤微生物生物量碳、氮动态变化的影响。试验共设5个处理:①CK,(不施氮肥);②Urea(施用尿素);③CRNF(施用与处理②等氮量的控释氮肥);④70%CRNF(施用控释氮肥,用氮量为处理②的70%);⑤50%CRNF+M(施用控释氮肥和猪粪,总氮量为处理②的70%,其中控释氮肥用量为处理②的50%,猪粪含氮量为处理②的20%)。结果表明,施肥后10 d,施氮处理土壤微生物生物量碳和氮均达最高,随生育进程推进逐渐下降,成熟期有一定的回升;施肥初期,施用等氮量的控释氮肥处理(CRNF)土壤微生物量碳、氮含量较尿素处理(Urea)分别增加5.4%和22.5%,而水稻生育中后期,控释氮肥处理(CRNF)土壤微生物量碳、氮含量较尿素处理(Urea)下降幅度大,该处理向地上部提供氮素营养较尿素处理高;施氮量较高的CRNF处理,土壤微生物生物量碳低于控释氮肥节氮处理(70%CRNF),但在大多数取样时期,土壤微生物量氮高于控释氮肥节氮处理(70%CRNF);控释氮肥配施有机肥的节氮处理较其他单施化肥处理显著增加土壤微生物生物量碳、氮含量。控释氮肥与有机肥配施,不仅能节约氮肥用量,而且能明显地提高土壤微生物生物量碳、氮的含量。     

15N标记水稻控释氮肥对提高氮素利用效率的研究

本文应用^15N示踪技术研究了水稻对空控释氮肥和尿素氮吸收利用效率的影响以及氮的去向,结果表明：施肥后11天内,水稻控释氮肥和尿素的NH3挥发损失分别占施入氮量的0.69%和1.81%,NH3的挥发损失在施肥后第5天时达到最大值,此后逐渐降低。水稻控释氮肥和尿素氮的淋溶损失分别占施入氮量的0.95%和1.02%,水稻控释氮肥氮的淋溶损失在水稻整个生长期间均比较平缓,施肥后40天时略有上升,此后又缓慢降低。用氮素平衡帐中的亏缺量和缺量扣除氨的损失量后计为硝化-反硝化损失量的结果表明,水稻控制氮肥氮的硝化-反硝化损失量占施氮量的3.46%,而尿素氮在硝化-反硝化损失量却高达37.75%,肥料氮在土壤中的残留主要集中在0～35cm的土层中,达91.4%-91.5%,残留在35cm以下土层中的氮甚微,水稻控制氮肥残留在土壤中的氮量略高于尿素处理。水稻控释氮肥利用率高达73.8%,比尿素高出34.9%,水稻控释氮肥氮利用率高的原因是因氮从颗粒中缓慢释放、受淋溶、氨挥发、尤其受硝化-反硝化途径损失的氮较少。在施等氮量的条件下,施用水稻控制氮肥的稻谷产量比尿素的增产25.5%,达到p=0.05的显著水平。     

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.     

五氯酚在稻田中的降解动态及生物有效性

利用江西鹰潭红壤生态实验站的长期施肥定位试验,采用田间微域研究了五氯酚(pentachlorophenol, PCP)在红壤性水稻田生态系统中的降解动态和稻谷的富集特征。四种长期施肥处理包括:未施肥(对照,CK)、施尿素(N)、施有机肥(OM)以及施有机肥+尿素(N+OM)。结果表明,长期施用OM或N+OM能显著增加土壤微生物活性。PCP在土壤-水稻生态系统中的降解遵循一级动力学方程,在CK、N、OM 和 N+OM 4 种处理土壤中降解半衰期分别为 27.7、35.2、24.8、22.4 d。表明长期施用OM或N+OM能加速PCP降解,而长期施用N抑制PCP降解。土壤中PCP(初始浓度85 mg/kg)显著减少水稻茎和稻谷生物量,但是对水稻根生物量并没有显著影响。在4种处理中水稻稻谷中PCP含量并没有显著差异,且稻谷的生物富集系数均小于0.01。PCP虽然在土壤-水稻生态系统中的降解半衰期较短,但是仍可以在水稻稻谷中有一定的生物富集,潜在的食品安全风险依然存在。     

缓/控释尿素对稻田周年CH4和N2O排放的影响

通过田间试验研究了不同缓/控释尿素对水稻产量和稻田周年温室气体排放的影响,评估生产单位质量水稻的温室气体排放量.结果表明: 优化施肥(OPT)处理在减氮(N)21.4%条件下产量与习惯施肥(FFP)处理持平,同时减少了稻田周年CH₄和N₂O的排放,其中水稻季CH₄和N₂O分别减排12.6%和12.5%,休闲季N₂O减排33.3%.与OPT处理相比,控释尿素(CRU)处理在水稻季CH₄减排28.9%,休闲季CH₄零排放;硝化抑制剂(DMPP)处理在水稻季CH₄和N₂O分别减排41.6%和85.7%,休闲季CH₄和N₂O分别减排76.9%和6.5%.休闲季节N₂O排放占周年N₂O排放的76.8%～94.9%,是评价整个稻田温室气体排放不容忽视的因素.OPT、CRU和DMPP处理生产1.0 kg稻谷的温室气体排放强度分别为0.50、0.41和0.33 kg·kg^-1,综合考虑周年的温室气体排放总量和产量,尿素和硝化抑制剂配合施用可以在保证水稻产量的情况下,减少温室气体的排放.