硝化抑制劑對(duì)土壤的硝化抑制效應(yīng)及其微生物作用機(jī)理.pdf

1、[目的]通過(guò)硝化抑制劑抑制土壤硝化作用是實(shí)現(xiàn)作物銨硝混合營(yíng)養(yǎng)和提高氮肥利用率的重要途徑之一。通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn)對(duì)不同硝化抑制劑的作用效果進(jìn)行研究，了解不同劑型硝化抑制劑新疆3種不同質(zhì)地土壤中的劑量效應(yīng)，并選擇各硝化抑制劑的最佳用量施用在盆栽試驗(yàn)中，通過(guò)各硝化抑制劑對(duì)土壤-植物系統(tǒng)中作物氮素吸收、生長(zhǎng)和土壤與氮素轉(zhuǎn)化關(guān)鍵過(guò)程的酶學(xué)與分子生物學(xué)研究，揭示硝化抑制劑的作用機(jī)理。以期為硝化抑制劑在新疆的大面積施用提供理論依據(jù)。
　　 [方

2、法]本文通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn)對(duì)3種硝化抑制劑在新疆3種不同質(zhì)地土壤中的作用效果進(jìn)行研究，了解不同種類(lèi)和劑量的硝化抑制劑對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮形態(tài)轉(zhuǎn)化(NH4+、NO3-)的影響，以及對(duì)土壤硝化作用過(guò)程和土壤表觀硝化率的影響，選擇出不同種類(lèi)的硝化抑制劑在不同質(zhì)地土壤中的最佳用量；同時(shí)，將室內(nèi)模擬試驗(yàn)選擇出的各種硝化抑制劑的最佳用量施用在小青菜盆栽試驗(yàn)中，通過(guò)各種硝化抑制劑對(duì)小青菜生長(zhǎng)及品質(zhì)、盆栽土壤中無(wú)機(jī)氮形態(tài)轉(zhuǎn)化(NH4+、NO3-)。通過(guò)土壤酶學(xué)和

3、基于土壤微生物分子生態(tài)的手段提取土壤DNA，并通過(guò)PCR-DGGE對(duì)參與土壤硝化過(guò)程的氨氧化細(xì)菌和氨氧化古菌的多態(tài)性進(jìn)行了研究。
　　 [主要結(jié)果]
　　 1)DCD在砂土上各濃度處理的硝化抑制率為96.5%～99.3%(98.3%)，在粘土上為34.0%～85.6%(77.6%)，在壤土中硝化抑制率為49.3%～79.4%(67.6%)，總體硝化抑制率表現(xiàn)為砂土＞粘土＞壤土。在砂土上DCD的劑量效應(yīng)不明顯，如DCD用量

4、從純氮的1%增加到7%時(shí)，土壤中NO3--N含量在30 d時(shí)僅增加了1.9～10.7 mg·kg-1，而在壤土和粘土中，土壤NO3--N含量隨DCD濃度的增加而顯著下降，存在明顯的劑量效應(yīng)。施用DCD可顯著抑制新疆石灰性土壤的硝化作用過(guò)程，在砂土、壤土、粘土中DCD的最佳濃度分別為純氮用量的6%、7%、7%，并在30 d內(nèi)發(fā)揮顯著的作用。
　　 2)DMPP在砂土上的施用效果最好，在30 d時(shí)各濃度處理的硝化抑制率為96.2%～

5、99.7%(98.9%)，壤土中硝化抑制率為96.4%～99.4%(98.2%)，粘土中硝化抑制率為93.0%～98.5%(96.6%)，在3種質(zhì)地土壤中總體表現(xiàn)為DMPP的施用效果是砂土＞壤土＞粘土。
　　 3)Nitrapyrin（劑型1)在砂土上的施用效果最好，在30 d時(shí)各濃度處理的硝化抑制率為98.9%～99.95%(99.5%)，壤土中硝化抑制率為41.7%～99.6%(85.6%)，粘土中硝化抑制率為48.2%～8

6、1.7%(68.5%)。在3種質(zhì)地土壤中總體表現(xiàn)為劑型1的施用效果是砂土＞壤土＞粘土。劑型1的劑量效應(yīng)在砂土中不明顯，而在壤土和粘土中，土壤NO3--N含量隨劑型1濃度的增加而顯著下降，存在明顯的劑量效應(yīng)，而且在濃度由0.25%增加到0.5%時(shí)其硝化抑制率并無(wú)差異(p<0.05)。在砂土、壤土、粘土中劑型1的最佳濃度分別為尿素用量的0.1%、0.25%、0.3%。
　　 4)Nitrapyrin（劑型2)在砂土上的施用效果最好，

7、在30 d時(shí)各濃度處理的硝化抑制率為97.9%～99.7%(98.5%)，壤土中硝化抑制率為40.2%～95.5%(77.6%)，粘土中硝化抑制率為38.9%～92.2%(62.6%)，在3種質(zhì)地土壤中總體表現(xiàn)為劑型2的施用效果是砂土＞壤土＞粘土。劑型2的劑量效應(yīng)在砂土中不明顯，而在壤土和粘土中，土壤NO3--N含量隨劑型2濃度的增加而顯著下降，存在明顯的劑量效應(yīng)。在砂土、壤土、粘土中劑型2的最佳濃度分別為尿素用量的0.1%、0.4%、

8、0.45%。
　　 5)7%DCD、1%DMPP、0.25%劑型1、0.1%劑型2對(duì)砂土的硝化抑制率均達(dá)到了99%以上，且四者之間并無(wú)顯著差異(p<0.05)，4種硝化抑制劑在砂土上的效果較為一致。在壤土上，4種硝化抑制劑的作用效果為0.5%劑型1＞1%DMPP＞0.4%劑型2＞7%DCD。在粘土中，硝化抑制效果總體表現(xiàn)為1%DMPP＞0.45%劑型2＞7%DCD＞0.3%劑型1。
　　 6)添加硝化抑制劑顯著抑制土壤中

9、NH4+向NO3-的轉(zhuǎn)化。不論與Urea還是ASN配施，土壤的硝化抑制效果均表現(xiàn)為DMPP＞Nitrapyrin＞DCD。
　　 7)施用硝化抑制劑能夠提高土壤中過(guò)氧化氫酶、蛋白酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶、羥胺還原酶活性，降低土壤中脲酶活性。施用硝化抑制劑對(duì)土壤中氨氧化細(xì)菌、氨氧化古菌的結(jié)構(gòu)多樣性產(chǎn)生一定的影響。
　　 8)與Urea、ASN處理相比，在兩種氮源上施用硝化抑制劑均能提高小青菜產(chǎn)量及干物質(zhì)重和品質(zhì)、葉片中

10、SPAD值，同時(shí)能夠降低小青菜葉片和葉柄中硝酸鹽含量。如在相同施氮條件下，小青菜生長(zhǎng)初期(15 d)時(shí)Urea+DCD、Urea+DMPP、Urea+Nitrapyrin處理葉片中的NO3--N含量與Urea相比分別降低了10.8%、17.8%、1.6%，葉柄中的NO3--N含量分別降低了3.7%、14.3%、1.0%；ASN+DCD、ASN+DMPP、ASN+Nitrapyrin處理葉片中的NO3--N含量與ASN相比分別降低了11.

11、2%、22.6%、8.9%，葉柄中的NO3--N含量分別降低了24.0%、22.6%、14.8%。與Urea相比，Urea+DCD、Urea+DMPP、Urea+Nitrapyrin處理產(chǎn)量分別增加了18.2%、14.5%、17.7%，干物質(zhì)重分別增加了13.7%、18.8%、23.5%。
　　 [結(jié)論]
　　 1)三種硝化抑制劑均能顯著抑制土壤的硝化作用，DCD硝化抑制效果總體表現(xiàn)為砂土＞粘土＞壤土，而Nitrapy

12、rin、DMPP硝化抑制效果總體表現(xiàn)為砂土＞壤土＞粘土。不同NI劑型在相同劑量的硝化抑制效應(yīng)表現(xiàn)DCD　　 2)1%～7%(基于純氮量)的DCD僅在壤土與粘土中存在明顯的硝化抑制作用的劑量效應(yīng)；在1%～7%(基于純氮量)的濃度范圍內(nèi)，DMPP對(duì)3種土壤的硝化抑制作用無(wú)顯著的劑量效應(yīng)；0.1%～0.5%(基于尿素量)的Nitrapyrin（劑型2)僅在壤土與粘土中存在明顯的硝

13、化抑制作用的劑量效應(yīng)；Nitrapyrin（劑型1)在低濃度(0.1%～0.25%)條件下存在明顯的劑量效應(yīng)，當(dāng)用量大于0.25%劑量效應(yīng)不明顯，因此Nitrapyrin（劑型1)的最佳施用劑量為基于尿素施用量的0.25%。
　　 3)施用DCD、DMPP、Nitrapyrin3種硝化抑制劑均可減少小青菜地上部NO3-的含量，提高小青菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。
　　 4)硝化抑制劑對(duì)土壤氮素轉(zhuǎn)化的酶活性和氨氧化細(xì)菌與氨氧化古菌