脲酶/硝化抑制剂对麦田土壤氮素转化及小麦氮素利用的影响

本文采用室内培养试验、田间小区试验和生物盆栽试验相结合的方法,以脲酶抑制剂氢醌（Hydroquinone,HQ）和硝化抑制剂双氰胺（Dicyandiamide,DCD）、3,5-二甲基吡唑（3,5-dimethylpyrazole,DMP）为供试材料,研究了抑制剂施用对河北省典型农田生态系统土壤氮素转化的调控效果及冬小麦氮素利用的影响。主要研究结果如下: 1)在恒温恒湿条件下的培养试验结果表明,硝化抑制剂DCD和DMP对潮褐土和潮土中尿素氮的转化均表现出了显著的硝化抑制作用。抑制剂间比较,在两种类型土壤上均以DMP对尿素氮的硝化抑制作用更强。而对同一抑制剂在两种类型土壤上的施用效果进行比较,则表现为抑制剂对潮土中氮转化的调控效果较潮褐土更为明显。 2)在小麦季田间实际生产环境下进行的土壤原位培养试验结果表明,与单施尿素相比,适量DMP的施用可使土壤中的硝化作用延长6个月左右。而在麦田土壤中,尿素配施DCD和DMP可使土壤中的硝化作用比单施尿素处理分别延长40天和155天,进一步证明了DMP对土壤硝化作用的抑制效果优于DCD。 3)DMP、DCD与HQ配施具有显著的协同效应。HQ主要通过抑制脲酶活性来延缓尿素的水解,但是作用时间短暂。抑制剂的施用可使尿素施入土壤后的氨挥发总量比单施尿素降低10%以上。 4)小麦收获后,土壤中NH4+-N含量均在10 mg/kg以下,各处理间差异不大。土壤中的NO3--N含量,添加纯N量2%的DMP的累积峰出现于0～30 cm土层,而单施尿素的累积峰则下移至30～60 cm土层,在一定程度上增加了硝酸盐淋溶损失的风险。 5)两季的小麦田间试验结果表明,抑制剂施用可通过增加小麦有效穗数提高小麦产量,其中以添加DMP效果最为显著。与单施尿素相比较,添加纯N量1.5%和2%的DMP可使小麦产量分别提高11.63%和38.03%,氮肥利用率分别提高11.20和12.89个百分点,氮肥农学效率分别提高54.38%和212.87%,氮肥生理效率分别提高19.61%和142.70%。抑制剂施用可显著促进籽粒中氮素的累积,进而增加地上部氮素累积总量,但对秸秆的生物量和氮素累积量影响不大。 6)采用室内盆栽试验进行的抑制剂调控机理研究结果表明,DCD及其与HQ配合施用可促进小麦苗期的生长发育,尤其是根系,促进植株干物质积累,改善根冠比,增加氮素累积量,这与抑制剂施用改变了小麦苗期根际土壤中氮素供应的铵硝比例,并进而影响到了小麦叶片和根系中硝酸还原酶活性,促进了小麦植株对氮素的同化代谢有关。