尿素添加脲酶硝化抑制劑對(duì)不同類型土壤氮素含量的影響

1、尿素添加脲酶/硝化抑制劑對(duì)不同類型土壤氮素含量的影響1 材料與方法1.1 試驗(yàn)材料供試土壤為草地暗栗鈣土，采自青海省同德縣牧草良種繁殖場(chǎng)，地處35°09N、 100°09E，位于同德巴灘地區(qū)，海拔3280 m，年均降水量429.8 mm，年均溫0.2 ，大于0的活動(dòng)積溫1503.0，牧草生長(zhǎng)季內(nèi)的活動(dòng)積溫1309.0，無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期，地勢(shì)平坦。天然草地植被類型為溫性草原，以禾本科芨芨草屬（Achnatherum）、針茅屬（Stipa）、固沙草屬（Orinus），菊科蒿屬（Artemisia）、紫菀屬（Aster）等為優(yōu)勢(shì)種。土壤類型為暗栗鈣土，基本理化性質(zhì)：土壤總碳18.9

2、g kg-1，有機(jī)碳10.6 g kg-1，全氮2.4g kg-1，土壤pH為7.8。供試土壤為高寒草甸土，采自青海省海北州青海省門源種馬場(chǎng)田間0-20cm的表層土壤，年日照時(shí)數(shù)2440-3140h，年均氣溫-0.7，最高溫27，最低溫-39，年降水量500mm，無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期，草地類型為高寒草甸，優(yōu)勢(shì)種為高寒矮嵩草（Kobresia humilis）和金露梅（Dasiphora parvifolia）。土壤基本理化性質(zhì)土壤有機(jī)碳51.4 g·kg-1、全氮1.3 g·kg-1、pH8.0。1.2供試氮肥、抑制劑供試氮肥均為含N 46.0%的尿素。供試抑制劑均為：正丁基硫代磷

3、酸三胺（NBPT，C4H14N3PS），購(gòu)自上海容立化工有限公司；3,4二甲基吡唑磷酸鹽（DMPP，C5H11N2O4P），購(gòu)自鄭州靈達(dá)生物科技有限公司，均為分析純?cè)噭?.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)本試驗(yàn)2種土壤類型各設(shè)置1組無(wú)肥對(duì)照和4組施肥處理，每組處理3個(gè)重復(fù)，分別為：（1）不施肥對(duì)照CK；（2）單施尿素CO(NH2)2處理U；（3）尿素CO(NH2)2+硝化抑制劑DMPP處理U1；（4）尿素CO(NH2)2+脲酶抑制劑NBPT處理U2；（5）尿素CO(NH2)2+脲酶抑制劑NBPT+硝化抑制劑DMPP處理U3；各處理尿素施用量為120kg·hm-2，氮含量為55.20 kg N hm-2計(jì)

4、算；硝化抑制劑與脲酶抑制劑的用量分別為施氮量的1 %和0.5 %。硝化抑制劑DMPP的施用量為552 g·hm-2計(jì)算；脲酶抑制劑NBPT的施用量為276 g·hm-2計(jì)算。1.4 土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的測(cè)定土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的測(cè)定在培養(yǎng)缸中多樣點(diǎn)采集 5 g 土壤，形成混合土樣，將土樣放于 -4 條件下進(jìn)行保存。測(cè)定前將土樣取出，待常溫后充分混勻，加入 50 mL、0.5 mol·L-1的K2SO4溶液。將裝有K2SO4溶液的錐形瓶置于轉(zhuǎn)速為130 r·min-1 的振蕩器中振蕩 30 min 后過(guò)濾，得土壤浸提液。采用連續(xù)流動(dòng)注射分析儀測(cè)定

5、土壤浸提液的 NH4+-N 和 NO3-N 含量。1.5 土壤中有機(jī)碳、全氮含量的測(cè)定將取出的土壤樣品，風(fēng)干，研磨，過(guò)200目土篩，稱取2mg至于錫杯中，用ECS4020元素分析儀測(cè)定土壤有機(jī)碳和全氮含量。2統(tǒng)計(jì)與分析 通過(guò)一元方差分析（ANOVA,LSD）檢驗(yàn)參數(shù)在各處理之間的差異顯著性關(guān)系。以上分析均在Microsoft Excel和SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件上完成，由origin8.0作圖軟件制圖。3結(jié)果與分析3.1 尿素配施脲酶/硝化抑制劑對(duì)不同土壤銨態(tài)氮與硝態(tài)氮濃度的影響各處理經(jīng)過(guò)23天后，室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)同德暗栗鈣土土壤銨態(tài)氮與硝態(tài)氮濃度如圖4.6所示。各處理下銨態(tài)氮的含量依次為2.4

6、1mg·kg-1、2.50mg·kg-1、2.76mg·kg-1、2.51mg·kg-1、8.83mg·kg-1。其中尿素+NBPT+DMPP處理銨態(tài)氮含量顯著高于其他各組處理，比單施尿素高出約3.5倍，其它各組之間均無(wú)顯著性差異。可以看出：同時(shí)施用脲酶/硝化抑制劑可以顯著延長(zhǎng)尿素在土壤中的存放時(shí)間。硝態(tài)氮含量依次為13.40 mg·kg-1、16.25 mg·kg-1、15.24 mg·kg-1、16.92 mg·kg-1、16.46 mg·kg-1。除CK外，各組之間均無(wú)顯著性差異，但從均值

7、上來(lái)看，尿素+NBPT > 尿素 > 尿素+NBPT+DMPP > 尿素+DMPP，可以看出：尿素+DMPP處理下的硝態(tài)氮含量最低，因?yàn)橄趸种苿┮种其@態(tài)氮向硝態(tài)氮方向的轉(zhuǎn)化，降低了土壤硝態(tài)氮的含量。AAAABBabbbb圖4.6 尿素配施脲酶/硝化抑制劑對(duì)同德暗栗鈣土土壤 NH4+-N、NO3-N 含量影響Figure 4.6 The distance soil NH4+-N, NO3- N content for dark chestnut soil under urea with urease/nitrification inhibitors 尿素配施脲酶/硝化抑制劑對(duì)

8、室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)海北高寒草甸土土壤 NH4+-N、NO3-N 含量影響如表4.1所示。CK處理在第5、10、16、22天銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量一直保持在較低的水平。與單施尿素相比，第5天、第10天、第16天的尿素+NBPT與 尿素+NBPT+DMPP均可顯著抑制土壤中銨態(tài)氮的濃度，分別降低50.51%、55.27%、37.37%（尿素+NBPT）；51.54%、58.12%、63.25（尿素+NBPT+DMPP）；在第22天時(shí)，尿素+NBPT與尿素+NBPT+DMPP含量有所增加。而對(duì)于尿素+DMPP來(lái)說(shuō)，除第10天銨態(tài)氮含量與單施尿素呈顯著性差異外，其余各天與單施尿素銨態(tài)氮含量均無(wú)顯著性差異。在土壤

9、硝態(tài)氮含量中，第5天尿素+NBPT+DMPP處理硝態(tài)氮含量顯著低于單施尿素處理，降低14.86%。在第10天與第16天中，各施尿素與抑制劑處理之間硝態(tài)氮濃度無(wú)顯著性差異。在第22天，尿素+DMPP與尿素+NBPT+DMPP處理硝態(tài)氮含量顯著高于單施尿素處理，增加約7.60%、7.78%。從銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量隨天數(shù)變化情況來(lái)看，CK處理一直保持在較低的水平浮動(dòng)范圍為6.39mg mg·kg-1-26.33 mg·kg-1。單施尿素銨態(tài)氮含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，在第10天達(dá)到最高547.12 mg·kg-1，在第22天含量最低87.82 mg·kg-1；其

10、硝態(tài)氮含量保持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，浮動(dòng)范圍在72.75 mg·kg-1-80.83 mg·kg-1。尿素+DMPP處理銨態(tài)氮含量呈下降的趨勢(shì)，在第5天和第22天銨態(tài)氮含量達(dá)最高值與最低值分別為585.08 mg·kg-1、91.35 mg·kg-1；其硝態(tài)氮含量呈先上升后下降在上升的趨勢(shì)，范圍為72.22 mg·kg-1-91.35 mg·kg-1。尿素+NBPT處理銨態(tài)氮含量在第5、10、16天含量保持在較高的水平244 mg·kg-1-259.49 mg·kg-1，在第22天降低至122.92 mg·k

11、g-1；其硝態(tài)氮含量整體上呈先上升后下降的趨勢(shì)，分別在第10天和第22天達(dá)到最大值與最小值，79.78 mg·kg-1、69.87 mg·kg-1。尿素+NBPT+DMPP處理銨態(tài)氮含量整體上呈下降趨勢(shì)，其最高值與最低值分別為253.96 mg·kg-1和108.89 mg·kg-1；其硝態(tài)氮含量保持在相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值，浮動(dòng)范圍為68.82 mg·kg-1-78.89 mg·kg-1。表4.1 尿素配施脲酶/硝化抑制劑對(duì)海北高寒草甸土土壤 NH4+-N、NO3-N 含量影響（mg·kg-1）Table 4.1 The dist

12、ance soil NH4+-N, NO3- N content for alpine meadow soil under urea with urease/nitrification inhibitors in Haibei處理第5天第10天第16天第22天NH4+-NNO3-NNH4+-NNO3-NNH4+-NNO3-NNH4+-NNO3-NCK14.66 ±0.46c6.56 ±0.36c17.12 ±1.30d6.00 ±0.21c20.69 ±2.20d26.33 ±2.02b23.71 ±1.76d6.39 &#

13、177;0.90cA1524.02 ±2.36a80.83 ±4.55a547.12 ±8.50a80.56 ±3.46a414.33 ±7.21b80.73 ±5.44a87.92 ±1.28a72.75 ±2.15bA2585.06 ±6.64a72.22 ±2.63ab456.68 ±2.28b87.47 ±3.31a441.35 ±3.58a74.43 ±4.65a91.35 ±2.10a78.98 ±0.20aA3259.35

14、 ±9.51b76.03 ±2.98a244.72 ±9.79c79.78 ±2.45a259.49 ±4.25c76.53 ±2.96a122.92 ±2.54b69.87 ±0.38bA4253.96 ±5.45b68.82 ±1.18b229.14 ±2.56c78.03 ±2.92a152.25 ±2.36d77.72 ±2.65a108.29 ±1.56c78.89 ±0.50a注：同列數(shù)值后不同字母表示每列差異達(dá)5%的顯著水

15、平（P<0.05）；數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。3.2 尿素配施脲酶/硝化抑制劑對(duì)不同土壤有機(jī)碳、全氮含量的影響對(duì)同德暗栗鈣土進(jìn)行LSD多重比較檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，尿素配施脲酶/硝化抑制劑對(duì)土壤有機(jī)碳和全氮具有不同的影響。其中尿素+DMPP與尿素+NBPT顯著低于單施尿素含量，分別降低約20.12%、24.92%，CK、單施尿素、尿素+NBPT+DMPP之間均無(wú)顯著性差異。對(duì)海北站高寒草甸土進(jìn)行多重比較檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，尿素+NBPT+DMPP處理有機(jī)碳含量顯著高于單施尿素、尿素+DMPP及尿素+NBPT處理，與CK對(duì)照無(wú)顯著性差異。與單施尿素相比，尿素+NBPR+DMPP增加約1.15%。表4.2

16、尿素配施脲酶/硝化抑制劑對(duì)不同土壤有機(jī)碳、全氮含量的影響Table 4.2 The different soil organic carbon, total nitrogen content under urea with urease/nitrification inhibitors處理同德暗栗鈣土C含量g/kg N含量g/kg海北站高寒草甸土C含量g/kg N含量g/kgCK3.14±0.02a0.29±0.00a8.71±0.02a0.71±0.01b尿素3.33±0.11a0.29±0.00a8.59±0.08b0.

17、69±0.02b尿素+DMPP2.66±0.10b0.26±0.00b8.64±0.03b0.71±0.02b尿素+NBPT2.50±0.20b0.25±0.02b8.59±0.05b0.71±0.01b尿素+NBPT+DMPP3.16±0.05a0.29±0.01a8.69±0.03a0.74±0.01a注：本數(shù)據(jù)采用室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)最后一天的數(shù)據(jù)；每列數(shù)值為重復(fù)平均值±均值標(biāo)準(zhǔn)誤，每列字母不同代表差異達(dá)顯著性水平P<0.05.4 討論從同德暗栗鈣土和

18、海北站高寒草甸土對(duì)氨揮發(fā)損失的結(jié)果來(lái)看，單施尿素均在第2天達(dá)到最高值，占培養(yǎng)期間氨揮發(fā)累積損失量的22.03%和31.09。彭玉凈等研究稻田氨揮發(fā)損失表明，施入基肥后氨揮發(fā)損失占氨揮發(fā)累計(jì)損失量的35%114。與之較為相似，暗栗鈣土偏低的原因可能是因?yàn)椋寥览砘再|(zhì)不同，使得結(jié)果有所偏差。培養(yǎng)期內(nèi)兩種類型土壤尿素+NBPT與尿素+NBPT+DMPP均能顯著延緩氨揮發(fā)出現(xiàn)的高峰，且降低峰值，這與Rawluk115研究結(jié)果相同。施用脲酶抑制劑與硝化抑制劑對(duì)減緩尿素水解， 降低氨揮發(fā)損失效果顯著。從氨揮發(fā)累積損失量來(lái)討論，暗栗鈣土中尿素+NBPT與尿素+NBPT+DMPP處理氨揮發(fā)累積損失量占總施氮量的18.15%和15.88%；高寒草甸土中尿素+NBPT與尿素+NBPT+DMPP處理氨揮發(fā)累積損失量占總施氮量的6.98%和7.20%。相較于暗栗鈣土，以上兩種處理對(duì)高寒草甸土氨揮發(fā)累計(jì)損失量抑制效果更為明顯。焦曉光等116通過(guò)研究草甸棕壤尿素態(tài) N 轉(zhuǎn)化發(fā)現(xiàn)，尿素配施脲酶抑制劑(NBPT)與硝化抑制劑(DCD)增加了土壤銨態(tài)氮含量約 2%-53%, 并且顯著降低氧化態(tài)氮的濃度, 抑制土壤中銨態(tài)氮的氧化。與本研究結(jié)果相同，無(wú)論對(duì)于暗栗鈣土亦或是高寒草甸土銨態(tài)氮含量均有增加9.42%-71.69（暗栗鈣土）、3.75%-28.47%（高寒草甸土）。原因