包膜与添加抑制剂结合型尿素的控效机理

对尿素进行包膜是控制尿素溶出的有效措施，但尿素包膜不能控制尿素溶出后的土壤生物化学转化行为。为了既控制尿素的溶出行为又控制溶出后尿素的水解或水解生成NH4+的硝化过程，本研究利用流化床喷涂技术将脉酶抑制剂氢醒（HQ）和硝化抑制剂双氰胺（DCD）分别加入聚合物包膜尿素内。包膜层的化学组成和通透性抉定性地影响着尿素和抑制剂的溶出特征。尿素从聚合物包膜内溶出过程可分成4个阶段：滞后阶段、溶胀阶段、稳定阶段和衰退阶段。在土壤中，HQ和DCD从包膜内溶出的速度快于尿素。尿素和HQ的同时缓慢溶出使尿素的水解过程比较平缓，有效避免了尿素在土壤中迅速水解所造成的土壤NH4+-N激增和土壤pH剧烈增加现象，使尿素氮的NH3挥发损失大幅度降低。DCD和尿素的同时控制溶出减小了DCD淋失的可能性，延长并增强了DCD对土壤硝化作用的抑制效果，并显著降低了土壤NO3-的淋失。水稻盆栽试验、小麦一白菜复种微区试验和玉米田间小区试验的结果表明，包膜尿素中添加DCD表现出了较高的肥效。施用添加DCD的包膜尿素明显增加了土壤NH4+-N的供应，增加了作物的N累积吸收量，并且使白菜产量显著增加了31.3％（与尿素分施相比）。尽管在包膜尿素中添加HO明显降低了土壤NH3挥发损失的可能性，但施用添加HQ的包膜尿素处理仅获得了与尿素分施处理相当的作物生物性状、N累积吸收量和产量。

土壤氨基糖微生物转化过程与机理探讨

土壤氨基糖因其异源性和稳定性可用以指示微生物对土壤碳（C）氮循环的相对贡献。但由于氨基糖是微生物在土壤中长期残留的平衡结果，其数量变化无法准确反映在微生物作用下无机态氮（N）向氨基糖转化的动态过程和机制，从而使氨基糖对土壤氮内循环的指示作用受到限制。如果能够利用新的技术手段研究土壤氨基糖的微生物转化过程，将使土壤氮素内循环研究产生突破。同位素技术是研究土壤C，N转化过程的有效手段。但是研究特定化合物如氨基糖的微生物转化过程还需要新的技术支持，本研究首先建立了稳定同位素培养－气质联机技术测定土壤氨基糖同位素富集比例新方法。对于15N培养样品，由于氨基糖分子中只有一个N原子，15N富集比例可通过m/z（F+1）与F相对丰度的比值计算；对于13C培养样品，由于葡萄糖c整体掺入形成氨基糖c骨架，所以利用m／z（F＋n）与F相对丰度的比值计算13c在土壤氨基糖中的富集（n为质谱碎片中骨架C原子数）。同位素富集用原子百分超（APE）表示。EI和cI两种方式测得的APE有很好的同一性，且不受土壤基质的影响，表明方法的可靠性和广泛适用性。利用以上方法，进行了土壤样品的同位素培养与测定，以跟踪土壤氨基糖微生物合成动态，进行氨基糖的微生物转化与更新研究。主要结论如下：1．当以葡萄糖为碳源且每周施入底物时，NH4+和NO3-均可被微生物迅速同化并进行氨基糖的合成。但NO3-必须被还原成NH4＋才能被微生物利用，因而NO3．存在短暂的滞后期，之后被微生物快速利用。氨基葡萄糖（GluN）和胞壁酸（MurN）不同的同位素富集特征表明，N源形态对细菌增殖无显著影响，但真菌更倾向于利用NH4+。在NO3-培养中氨基糖的增量及微生物对C的截获均小于NH4＋。2．分别利用u一13c一glucose一NH4十和glLlcose一ISNH4＋进行样品培养时，同位素富集趋势相同，但APE（13C）大于APE（15N），这种差别反映了了土壤微生物利用C，N的时间特征及土壤有机质含量对C，N循环的影响。3．以gtucose-15NH4+为底物时，施入N素频率的改变也会影响微生物的活性。尤其是细菌的快速生长受到N素不足的限制，转而代之以细菌和真菌的持续的低速生长。微生物活性的降低减少了对有机c的截获。DCD的加入有效抑制了NH4+向NO3一的转化，但对氨基糖的合成无显著影响。4．土壤氨基糖反映的主要是土壤中已经死亡了的微生物的一种长期过程而产生的残留，同土壤微生物量无明显的相关性。但经外加底物培养后，氨基糖同位素富集比例的变化则来源于微生物的转化，因而与微生物量碳有直接的相关性。5．从原理上说，在氨基糖的微生物合成过程中，葡萄糖没有发生C骨架的断裂，而是直接转化成为氨基葡萄糖的骨架。但在复杂的土壤基质中，氨基葡萄糖的合成必然受到葡萄糖其他生物化学过程的影响。使少量葡萄糖经酵解后再次参与己糖胺的合成。以全取代葡萄糖为底物时，葡萄糖碳骨架的断裂与重排不影响13c同位素的富集。但对于单取代葡萄糖培养来说，必须要考虑因葡萄糖碳骨架断裂而产生的同位素的重新分配，Mass（F+1）和Mass（F+2）的丰度变化的总和真正代表了氨基葡萄糖的同位素富集。6．添加有机物料和N素进行土壤样品培养时，对外加氮素的同化远低于相应的葡萄糖培养。碳源尤其是能源不足限制了N的转化。微生物分解高C加的有机物料需吸收外加N源以满足自身生长需要。N素的加入频率影落响微生物对外加N素的利用。当加入的N不能满足微生物分解有机物料的需要，就会降低微生物对有机物料的分解速度，使无机N向氨基糖态N转化速度降低。应用稳定同位素技术，发现施到土壤中的无机氮素可被微生物快速转化成某种形态有机氮，这种有机态氮处于不断转化循环之中，构成土壤有效氮的暂存"过渡库"，其中氨基糖是重要成分之一。过渡库现象的发现为氮肥的有效利用提供了新的思路。根据土壤有效氮"过渡库"的模型，氮月巴高效利用调控实际上就是土壤氮素微生物转化过程的调控。提高土壤无机氮素向土壤有机氮的转化速率和转化强度可以有效减少无机氮在土壤中的积累，从而降低肥料和土壤氮素的硝化和反硝化损失，提高氮肥利用率。研究还发现，土壤有效氮"过渡库"容量与循环速率不仅取决于N源自身性质，碳源的可利用性显著影响施入土壤的N素微生物转化特征。只有适当提高可利用碳源即活性碳源的数量，才能提高氮素的微生物同化，土壤有效氮"过渡库"容量，从而减少氮素损失。

1-羟甲基-3,5-二甲基吡唑(DMHMP)的硝化抑制效应初探

采用室内好气培养方法,以DCD为参比对象研究了新型硝化抑制剂1-羟甲基-3,5-二甲基吡唑(DMHMP)对土壤硝化作用的影响。研究结果表明,DMHMP同DCD一样对土壤硝化作用有明显的抑制效应,主要表现在三个方面:(1)可使土壤NH4+-N含量在整个培养期内显著高于不添加抑制剂的对照处理(P<0.01);(2)使土壤NO3--N含量显著低于对照处理(P<0.01);(3)添加硝化抑制剂处理土壤的pH下降幅度和速度均较对照处理有所降低.当添加DMHMP的量与DCD相等时,其硝化抑制作用不如DCD,而当其添加量为DCD的2倍时,其硝化抑制效果明显优于DCD.在培养的第7天至第21天之间,DMHMP具有最优的硝化抑制效应。

3,5-二甲基吡唑对铵态氮硝化及作物生长的影响

采用室内培养试验和盆栽试验相结合的方法,以春小麦和水稻为供试作物,初步探讨不同用量的3,5-二甲基吡唑(DMP)对土壤铵态氮硝化、作物产量及氮素利用的影响。结果表明,在本试验条件下,施用占尿素N量0.6%1~.0%的DMP(折合0.80~.9μg/g,干土),可显著抑制土壤硝化作用的进行,其抑制效应随抑制剂用量的增加逐渐增强。与对照单施尿素相比,施用1.0%DMP可使土壤NH4+-N含量提高30%以上,NO3--N含量降低20%左右。施用占尿素N量0.8%1~.0%的DMP对春小麦产量影响不大,但能显著提高水稻产量和两种作物的氮肥表观利用率,促进植株体内的氮素向子粒中的转移。与等量DCD(双氰胺)比较,DMP处理的水稻子粒粗蛋白含量和氮肥表观利用率显著提高,但产量差异不显著。

3,5-二甲基吡唑磷酸盐(DMPZP)对土壤硝化作用的影响

采用好气培养法,以双氰胺(DCD)为参比对象研究了新型吡唑类硝化抑制剂3,5-二甲基吡唑磷酸盐(DMPZP)对土壤硝化作用的影响.结果表明,DMPZP对土壤中的铵氧化作用有较强的抑制效果,在施用量为1.0%(纯N含量)时能显著提高土壤中的NH4+-N浓度,降低NO3--N浓度.DMPZP的硝化抑制效应随用量的增加而增强,相同质量的DMPZP的硝化抑制效果不及DCD,而DCD又不及2倍质量的DMPZP,但等摩尔数(物质量)的DMPZP硝化抑制效果明显优于DCD.DMPZP在施用后的第7天至第14天的硝化抑制作用最强,与不添加抑制剂的处理相比,DMPZP添加量为1.0%和2.0%(纯N含量)时的表观硝化率在第7天和第14天分别降低了29.3%、41.7%和18.6%、34.3%;在此期间,添加DMPZP处理的硝化抑制率均高于30%.DMPZP的施用还可减缓土壤pH的降低速率,但施用DMPZP和DCD对土壤pH的影响差异不显著.

丙烯酸树脂包膜尿素肥料研制及其控释效果

采用丙烯酸树脂为包膜材料,以NBPT(N-丁基硫代磷酰三胺)和DCD(双氰胺)为生化抑制剂,利用流化床对尿素进行涂层生化抑制剂及包膜,制备4种包膜肥料,对这些包膜肥料在水中的控释效果进行了研究。结果表明,采用此技术制备的包膜肥料,表面成膜完整,包膜物质在成膜时分布均匀、与尿素肥心接合紧密,表面光滑。NBPT和DCD与肥心结合严密,包膜层紧覆于抑制剂的外表。包膜可有效控制尿素的溶出,在水中的控释时间为19~30 d。初期溶出率远远小于15%,微分溶出率基本上在0.25%~2.5%之间;在水中尿素累积溶出特征符合一元二次方程模型,尿素释放曲线呈"S"形。

不同缓/控释氮肥在玉米苗期的养分释放与转化研究

采用盆栽试验,模拟田间生态环境,研究施用不同缓/控释氮素肥料在玉米苗期的土壤尿素态氮、硝态氮、铵态氮及矿质态氮数量。研究表明,施用醋酸酯淀粉包膜脲酶抑制剂NBPT涂层大颗粒尿素肥料的尿素态氮含量最高,为21.29 mg kg-1土;硝化抑制剂DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素、醋酸酯淀粉包膜DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素的铵态氮含量最高,分别达到60.22 mg kg-1土和59.93 mg kg-1土,硝态氮含量最低,分别为29.82 mg kg-1土、27.97 mg kg-1土,相互间差异不显著;醋酸酯淀粉包膜大颗粒尿素的硝态氮和矿质态氮含量都最高,分别为102.08 mg kg-1土和135.25mg kg-1土,铵态氮、尿素态氮含量最低,分别为33.16 mg kg-1和3.42 mg kg-1土,相互间无显著差异;DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素、丙烯酸树脂包膜NBPT涂层大颗粒尿素、醋酸酯淀粉包膜DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素和丙烯酸树脂包膜DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素在玉米苗期的土壤矿质态氮含量最少,相互间无显著差异,分别为89.75 mg kg-1土、93.70 mg kg-1土、88.19 mg kg-1土和86.22 mg kg-1土,说明它们在玉米苗期氮素养分释放量最少,包膜和抑制剂的作用效应较好。

长效碳铵特性与应用效益研究

<正>我国现有可耕地面积104.5×10~5km~2,人均耕地面积仅8.67hm~2,化肥在粮食增产中的作用约占33.7%.所产氮肥量约16×10~6t(折纯),其中碳铵约占51%.这是我国特有的氮肥品种,含有氮素和二氧化碳,肥效快,不板结土壤,但存在易挥发损失、不易贮存、肥效期短、氮素利用率低和易结成硬块等缺点.研究长效碳铵的目的是减少碳铵的氨挥发,降低转化为硝态氮的淋溶损失,提高氮素利用率与延长肥效期,在减少施肥量条件下能促进作物生长发育.经多年研究证明,该肥料具有明显的氨稳定作用及增加铵态氮在土壤中的贮存量.该项研究查明了使长效碳铵产生较大经济效益的DCD添加量;创建了系统生产法新工艺,从而实现了生产出新型碳铵的目的.

长效碳酸氢铵缓效机理与环境效应研究

依据长效碳铵的光谱特征、理化特性及其对影响氨挥发的主要因子的分析 ,建立了土壤中氨挥发的数学模式 ,提出了长效碳铵中DCD与从碳铵中离解出来的游离态氨形成分子间氢键的新观点 ,这种弱相互作用力降低了土壤中氨的表观浓度 ,使土壤 pH在氨挥发期间降低了 0 .2～ 0 .4,延缓了NO-3 N形成时间 ,缓解了N损失 .长效碳铵能够调节N素供应的形态、时间与数量 ,减少施用化肥后引起的地面水和地下水硝酸盐的污染 .

长效碳酸氢铵理化特性及增产机理的研究

在碳酸氢铵(下称普通碳铵)生产过程中,定量加入一种有机化合物DCD(下称氨稳定剂),形成共结晶型新肥种,称之为长效碳酸氢铵(下称长效碳铵)。其特点是:减缓直接挥发损失率47％;肥效期由35～45d延长到90～110d;氮素利用率提高5.9～10.2个百分点;在同等产量水平下可节肥20％～30％;在等氮量施肥条件下增产率为10％,常显示出有促进作物早熟功能。可作基肥1次施入,为免中耕、覆膜和节水农业提供了节约劳力而增产的肥料。

氮转化的生化调控对蔬菜生长及土壤质量的影响

采用微区试验方法,研究了温室栽培条件下新型脲酶抑制LNS、硝化抑制剂双氰胺(DCD)与尿素配合施用对蔬菜产量、品质及菜田土壤pH、电导率的影响。结果表明,两种抑制剂配合施用对芹菜产量和Vc含量影响不大,但却显著降低了芹菜的硝酸盐含量,提高了下茬生菜产量。一季氮肥的施用就使温室土壤表现出了明显的酸化和盐分表积趋势,但两种抑制剂与尿素配合施用可以使土壤酸化程度明显减缓。芹菜定植后1个月时,U+UI+NI处理的土壤pH与U和U+UI相比,分别提高了0.7和0.52个pH单位,差异极显著(P<0.01);第二茬生菜收获后,土壤电导率值与二者相比,分别降低了17.67%和17.00%。因此,脲酶和硝化抑制剂配合施用调控氮素转化可能是缓解设施农业生产中的土壤酸化和次生盐渍化、降低蔬菜硝酸盐含量的一项有效措施。

改性尿素对土壤N_2O排放的影响

通过室内培养试验,研究5种改性尿素对土壤N2O排放的效果,结果表明:当旱田土壤含水量较低(23%)时,NI(尿素+硝化抑制剂)处理的土壤NO排放效果最好,其次为FL(尿素+1.0%DCD+0.3%HQ)。当旱田土壤含水量较高(34%)时,FL处理的土壤N2O排放效果最好,其次为处理NI;当稻田土壤处于淹水状态时,Meister(包被尿素)处理的土壤N2O排放效果最好,其次为处理FL。该试验结果对于选取优良改性尿素进行田间试验、进一步探讨改良尿素对土壤N2O的排放效果具有指导意义。

缓/控释氮素肥料对土壤生物学活性的影响

采用盆栽试验方法,研究施用不同种缓/控释氮素肥料对玉米苗期土壤脲酶、硝酸还原酶活性、微生物生物量碳和氮的影响。结果表明:在玉米苗期,施用脲酶抑制剂(NBPT)涂层大颗粒尿素、硝化抑制剂(DCD)与NBPT混合涂层大颗粒尿素肥料对脲酶活性有显著的抑制作用,脲酶活性为48～50mgNH3-N·kg-1土·24h-1;施用DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素肥料,硝酸还原酶活性最高,为1.43μgN·g-1土·24h-1,施用含有NBPT肥料对硝酸还原酶活性没有显著影响。玉米苗期施用NBPT涂层尿素肥料微生物量碳、氮含量最高,分别为241和57mg·kg-1土,NBPT对土壤微生物量没有产生负面影响。施用不同种缓/控释氮素肥料微生物量氮变化与微生物量碳一致,施用DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素肥料微生物量氮与对照无显著差别,为50mg·kg-1土。施用DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素肥料,玉米苗期微生物固持氮素能力没有受到影响,同种膜材料包膜NBPT/DCD涂层尿素制成的控释氮肥,对土壤生物学活性影响明显强于直接包膜大颗粒尿素制成的控释氮肥的作用效果。不同种缓/控释肥料玉米苗期土壤生物学活性差异表明,丙烯酸树脂包膜尿素制成的控释氮肥,对氮素或抑制剂的控释效果显著好于醋酸酯淀粉包膜尿素制成的控释氮肥。

缓释尿素氮肥在玉米苗期的养分释放特点

采用盆栽试验,模拟田间生态环境,研究施用不同种缓释氮素肥料玉米苗期土壤的尿素态氮、硝态氮和铵态氮含量。结果表明,施用硝化和脲酶抑制剂(DCD/NPBT)涂层尿素肥料的尿素态氮含量最高,为14.37mg/kg,延缓尿素转化效果明显;施用醋酸酯淀粉包膜尿素肥料,硝态氮含量最高,为102.08 mg/kg。2种膜材料包膜硝化抑制剂(DCD)涂层尿素、包膜DCD/NPBT涂层尿素肥料的铵态氮含量都很高,在56.38~60.22 mg/kg之间,而硝态氮含量都很低,DCD/NPBT涂层尿素肥料的硝态氮含量也很低,在28.0 mg/kg左右。包膜抑制剂涂层尿素肥料对氮素养分的缓释效果优于只包膜尿素,包膜涂层2种抑制剂优于一种抑制剂,涂层2种抑制剂优于只涂层一种抑制剂;丙烯酸树脂包膜肥料的缓释性能强于醋酸酯淀粉包膜。

几种吡唑类化合物的硝化抑制作用比较

采用室内土壤培养实验,考察了3,5-二甲基吡唑(3,5-DMP)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(3,4-DMPP)、双氰胺(DCD)、3,5-二甲基吡唑磷酸盐(3,5-DMPP)的硝化抑制作用,结果表明,在相同质量用量下,其硝化抑制作用由强到弱的顺序为3,4-DMPP>3,5-DMP>DCD>3,5-DMPP,其中3,5-DMPP的硝化抑制作用与其它抑制剂相比差异较大,可认为其硝化抑制作用较弱;因此吡唑类化合物的硝化抑制作用与其分子中含有的吡唑基团及基团数量的多少没有直接定量关系,而是与其化合物分子的物化性质有关。