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石灰性土壤中不同硝化抑制剂的抑制效果及其机理探讨

张妹婷  
【摘要】: 尿素作为农业生产中广泛应用的氮肥,研究其在土壤中的转化过程具有重要的意义。尿素施入土壤后,在脲酶的作用下水解,其水解产物除增加土壤中的铵态氮以外,其余通过硝化及反硝化作用、氨挥发、淋失与径流等途径损失,不仅造成肥料的大量浪费,还成为环境中氮污染的主要途径。近年来,许多国家已经将硝化抑制剂应用到实际生产中来减少氮素损失,通过硝化抑制剂的施用来调控氮素的转化,减缓硝化过程的进行,是实现氮肥高效管理与利用的有效手段,特别是在减少硝酸盐淋溶损失和氮氧化物排放方面具有显著作用,其在提高氮肥利用率、减轻环境污染方面已显示了广阔的应用前景。本文通过研究不同硝化抑制剂在石灰性土壤上的抑制效果及其机理,比较了不同种类、不同浓度的硝化抑制剂的抑制效果,并探讨了硝化抑制剂在酶学和微生物学上的抑制机理,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。结果表明: 1.硝化抑制剂DMPP、DCD和AM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,能够较长时间保持较高的NH4+-N含量,使得硝化作用延滞了35~38d,降低了NO3-淋溶及NO2--N累积的可能性。各抑制剂处理明显向后推迟了NO3--N的释放高峰期(硫脲除外),对硝化作用有明显的抑制作用,提高了尿素的利用率。各处理的硝态氮、铵态氮、电导率和pH之间有显著的相关性,土壤硝态氮含量随EC值的增大而增大、随pH值的增大而减小,而土壤铵态氮与EC值和pH值的变化较硝态氮变化趋势相反。各硝化抑制剂的抑制能力强弱顺序为DMPP≈DCDAM(p0.05),本试验条件下,TU未表现出抑制效果。 2.土壤铵态氮含量随硝化抑制剂DMPP和DCD用量的增多而增大,亦即硝化抑制率随硝化抑制剂施用量的增加而增大。DCD施用量相对高的处理的土壤NH4+-N含量显著高于或者NO3--N含量显著低于DCD施用量少的处理(p0.01)。对于不同浓度的DMPP处理,在培养的前17 d里高浓度的DMPP对硝态氮的生成有更好的抑制作用。而同等用量的硝化抑制剂相比较,DMPP的硝化抑制率显著高于DCD处理(p0.05),较低浓度的DMPP就可提供持续稳定、经济环保的硝化抑制作用。 3.硝化抑制剂DMPP、DCD、AM和TU对土壤中的脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶均有不同程度的影响,并且通过影响土壤不同酶活性的变化而对该过程中氮素的转化起作用。通过土壤不同酶活性与氮素含量之间的相关和显著性分析,说明土壤亚硝酸还原酶与土壤氮形态关系密切,土壤亚硝酸还原酶活性越高,土壤铵态氮含量也越高,硝态氮含量则越低。 4.土壤中氮的硝化作用是土壤微生物调控的生物化学过程,酶活性的大小源于土壤微生物代谢和活动的结果。对土壤氨氧化菌数量的直接测定结果表明:硝化抑制剂DMPP是通过对土壤氨氧化菌群落的直接快速且强烈地抑制来实现其硝化抑制作用的,并且0.5%DMPP处理在培养前期的抑制效果更高。 建议在石灰性土壤中以0.5%DMPP作为氮素抑制剂。


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