CN115152389A - 一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，包括以下步骤，在氮肥减量条件下，配合施用生物硝化抑制剂和脲酶抑制剂；氮肥减量条件是以当地常规施氮量的基础上减少20％；氮肥按照比例分别作为基肥和追肥施用，磷肥和钾肥均做为基肥一次施入；氮肥采用尿素；磷肥采用过磷酸钙；钾肥采用氯化钾；生物硝化抑制剂采用对羟基苯丙酸甲酯MHPP；脲酶抑制剂采用正丁基硫代磷酸三胺NBPT，本发明解决了现有技术氮肥施用量大，环境效益不佳和未考虑土壤与植物相互作用的问题，有利于保护环境，同时也有利于合理利用资源。
Description
技术领域
本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法。
背景技术
现有技术中，公开了一种减少土壤氮排放的方法及其所用的氮转化过程调理剂方法，但是该专利采用3,4-二甲基吡唑磷酸盐DMPP作为硝化抑制剂，DMPP是一种化学硝化抑制剂，具有高成本、复杂应用、环境污染风险和可能向食物链转移等问题；该专利实验环境采用室内恒温培养，缺少盆栽或大田试验进一步的验证，因而忽略了作物种植及自然条件下气候因素对硝化抑制剂的影响。
发明内容
基于此，针对上述现有技术中存在的氮肥施用量大、环境效益不佳和未考虑土壤与植物之间的相互作用的问题，有必要提出一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法。
本发明的技术方案是：
一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，包括以下步骤：
在氮肥减量条件下，配合施用生物硝化抑制剂和脲酶抑制剂。
作为本发明优选的是：
所述氮肥减量条件是以当地常规施氮量范围为200-220kg ha-1的基础上减少20％，即氮肥用量范围为160-176kg ha-1；
所述氮肥按照3：2的比例分别作为基肥和追肥施用；
所述磷肥和所述钾肥均做为基肥一次施入，施用量范围分别为80-100kg ha-1和60-80kg ha-1。
作为本发明优选的是：
所述氮肥采用尿素，含氮量范围为46.0-46.6％；
所述磷肥采用过磷酸钙，P2O5含量范围为10-14％；
所述钾肥采用氯化钾，K2O含量范围为58-62％。
作为本发明优选的是：
所述生物硝化抑制剂采用对羟基苯丙酸甲酯MHPP,纯度范围为98％及以上；
所述脲酶抑制剂采用正丁基硫代磷酸三胺NBPT。
作为本发明优选的是：所述NBPT和所述MHPP施用量范围均为1.60-1.76kg ha-1。
作为本发明优选的是：所述NBPT采用乙醇溶解，所述MHPP采用聚乙二醇溶解，溶解后与所述作为基肥尿素混合均匀，干燥后随所述基肥施入土壤。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，解决了现有技术氮肥施用量大，环境效益不佳和未考虑土壤与植物相互作用的问题，有利于保护环境，同时也有利于合理利用资源。
2、本发明采用的生物硝化抑制剂与现有技术采用的化学硝化抑制剂相比较，具有成本低、效果好和不会存在向食物链转移的优点，有利于提高减排效率。
3、本发明中氮肥减量处理与常规施氮量处理相比较，在氮肥减量处理下，采用生物硝化抑制剂和脲酶抑制剂双抑制剂处理有助于减少石灰性紫色土水稻系统NH3挥发及提高氮肥利用效率，并保持水稻产量，有效的缓解了氮肥利用率低、氮损失率高的现象。
附图说明
图1是本发明实施例中所述的盆栽模型图；
图2是本发明实施例中所述的NH3挥发收集监测示意图；
图3是本发明实施例中所述的水稻生长周期内NH3挥发累计排放量的条形图；
图4是本发明实施例中所述的水稻生长周期内N淋洗损失的条形图；
图5是本发明实施例中所述的水稻作物产量的条形图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1：
一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，包括以下步骤：
在氮肥减量条件下，配合施用生物硝化抑制剂和脲酶抑制剂。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，
所述氮肥减量条件是以当地常规施氮量为200kg ha-1的基础上减少20％，即氮肥用量为160kg ha-1；
所述氮肥按照3：2的比例分别作为基肥和追肥施用；
所述磷肥和所述钾肥均做为基肥一次施入，施用量分别为80kg ha-1和60kg ha-1。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，
所述氮肥采用尿素，含氮量为46.0％；
所述磷肥采用过磷酸钙，P2O5含量为10％；
所述钾肥采用氯化钾，K2O含量为58％。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，
所述生物硝化抑制剂采用对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),纯度达98％；
所述脲酶抑制剂采用正丁基硫代磷酸三胺(NBPT)。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，所述NBPT和所述MHPP施用量均为1.60kg ha-1。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，所述NBPT采用乙醇溶解，所述MHPP采用聚乙二醇溶，且与所述作为基肥尿素混合均匀，干燥后随所述基肥施入土壤。
实施例2：
一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，包括以下步骤：
在氮肥减量条件下，配合施用生物硝化抑制剂和脲酶抑制剂。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，
所述氮肥减量条件是以当地常规施氮量为210kg ha-1的基础上减少20％，即氮肥用量为168kg ha-1；
所述氮肥按照3：2的比例分别作为基肥和追肥施用；
所述磷肥和所述钾肥均做为基肥一次施入，施用量分别为90kg ha-1和70kg ha-1。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，
所述氮肥采用尿素，含氮量为46.3％；
所述磷肥采用过磷酸钙，P2O5含量为12％；
所述钾肥采用氯化钾，K2O含量为60％。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，
所述生物硝化抑制剂采用对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),纯度为98.5％；
所述脲酶抑制剂采用正丁基硫代磷酸三胺(NBPT)。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，所述NBPT和所述MHPP施用量均为1.68kg ha-1。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，所述NBPT采用乙醇溶解，所述MHPP采用聚乙二醇溶，且与所述作为基肥尿素混合均匀，干燥后随所述基肥施入土壤。
实施例3：
一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，包括以下步骤：
在氮肥减量条件下，配合施用生物硝化抑制剂和脲酶抑制剂。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，
所述氮肥减量条件是以当地常规施氮量为220kg ha-1的基础上减少20％，即氮肥用量为176kg ha-1；
所述氮肥按照3：2的比例分别作为基肥和追肥施用；
所述磷肥和所述钾肥均做为基肥一次施入，施用量分别为100kg ha-1和80kg ha-1。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，
所述氮肥采用尿素，含氮量为46.6％；
所述磷肥采用过磷酸钙，P2O5含量为14％；
所述钾肥采用氯化钾，K2O含量为62％。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，
所述生物硝化抑制剂采用对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),纯度为99％；
所述脲酶抑制剂采用正丁基硫代磷酸三胺(NBPT)。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，所述NBPT和所述MHPP施用量均为1.76kg ha-1。
在本实施例中，作为本发明进一步优选的是，所述NBPT采用乙醇溶解，所述MHPP采用聚乙二醇溶，且与所述作为基肥尿素混合均匀，干燥后随所述基肥施入土壤。
实施2具体实施方式如下：
供试的石灰性紫色土取自四川省遂宁市安居区玉丰镇(东经105°4'0"-105°43'45"，北纬30°10'30"-30°34'10")，其为丘陵地貌，属中生代侏罗纪岩层中统遂宁组，土壤样品均采自0-20cm耕作层，土壤样品采集回四川农业大学后经挑根、过2mm筛的操作后称重装入试验盆栽，供试土壤pH值为8.32，总碳含量为10.73g kg-1，全氮含量为0.56g kg-1，C/N为19.16，<2μm粘粒含量为20.13％。
试验以室外盆栽为主，盆栽准备如下：准备长宽高各30cm的PVC箱，PVC箱底部和四周是连成一体的，PVC箱子的底部放置有一块20目滤布的多孔板，在滤布上填5cm厚的石英砂，在PVC箱的底部开有8mm的孔径，连接三通阀，用于收集土壤滤液，石英砂主要作用是对土壤淋溶液进行初步过滤以免堵塞滤液孔，而后在石英砂上部装入事先准备好的供试土壤21kg，供试土壤的厚度大约为23cm，盆栽设计示意图如图1所示。
水稻盆栽试验于2020年6月5日至9月18日在四川农业大学成都校区第三教学楼盆栽试验区开展，于6月5日秧苗移栽，6月6日施基肥，9月18日收获，设置以下6个处理，每个处理重复三次，共计18盆，具体如下：
(1)不施N肥对照处理(CK)；
(2)常规N肥用量处理(CN)；
(3)N肥减量处理(RN,80％CN)；
(4)N肥减量+脲酶抑制剂处理(RN+UI)；
(5)N肥减量+生物硝化抑制剂处理(RN+BNI)；
(6)N肥减量+双抑制剂处理(RN+UI+BNI)。
试验用氮肥为尿素，含氮量46.3％，磷肥为过磷酸钙，P2O5含量12％，钾肥为氯化钾，K2O含量60％；供试的生物硝化抑制剂是对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),购买于Adamas公司，纯度98.5％，脲酶抑制剂是丁基硫代磷酰三胺(NBPT)，购买于浙江奥复托化工有限公司；常规施肥的氮肥为210kg ha-1(纯)，氮肥减量的氮肥为168kg ha-1(纯)，抑制剂施用与基肥施用一致，同步施入盆栽土壤中，具体处理及用量如表1所示：
表1水稻盆栽试验处理
试验期内NH3挥发收集采用密闭室间歇抽气法，是利用特制的NH3挥发收集器材进行收集，收集器由电源与抽气泵装置组成，密闭室为内经15cm、高10cm底部开放的有机玻璃圆筒，顶部留有直径25mm的通气孔，与高2m的通气管连通，将通气管架到地面2m高处，保证交换空气；采用稀硫酸100ml(0.01mol L-1)作为吸收液收集氨，具体如图2所示。
监测频率：NH3挥发由施肥过后第二天开始收集，施肥后两周内隔天采集一次，两周后隔2-3d收集一次，直至各处理间NH3挥发量减小至较小且与CK处理无显著差异，收集NH3挥发为该日15:00-17:00，共计2小时；监测NH3挥发时，同时记录气温与土温，田面水期测其NH4 +-N与NO3 --N浓度(频率与NH3挥发采样一致)、平均水面高度及其pH，落干期采用土壤墒情速测仪(TZS-1K)监测其土壤含水量。
NH3挥发通量计算公式：
式中：
C为吸收液中氨氮浓度(mg L-1)；
V为吸收液体积(mL)；
S为密闭室面积(m2)；
12×10-5为换算系数(12为24h与收集时间2h的比值)。
使用连续流量分析仪测定水样中NO3 -的浓度，季节N淋洗积累量的计算方法是通过将渗透水中N浓度的算术平均值乘以采样期间的渗透水的体积来计算。
水稻生长结束后，对水稻进行破坏性取样，准确测量作物的株高以及分蘖数，杀青、烘干后用万分之一天平称量每盆作物千粒重，测得作物理论产量。
如图3所示，石灰性紫色土中各项减N处理中，脲酶抑制剂与双抑制剂处理显著低于其他两个处理(P<0.05)，与普通减N处理比较，NH3挥发累积量分别减少了31.68％和22.90％，而生物硝化抑制剂处理比普通减N处理增加了9.26％NH3挥发排放，但经检验无显著差异(P>0.05)；四个处理的NH3挥发累积量具体分别为：普通减N处理(18.73kgN ha-1，占施氮量的11.15％)、生物硝化抑制剂处理(20.47kg N ha-1，占施氮量的12.18％)、脲酶抑制剂处理(12.80kgN ha-1，占施氮量的7.62％)、双抑制剂处理(14.45kg N ha-1，占施氮量的8.6％)，需要注意的是，图中不同小写字母表示石灰性紫色土各处理间NH3挥发累积量的差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示酸性紫色土各处理间NH3挥发累积量的差异显著(P<0.05)。
如图4所示，可以看到，石灰性紫色土常规施肥的N淋失累积量最大，达到了10.77kgN ha-1，显著高于其他处理(P<0.05)，其次是减N处理，达到了4.95kgN ha-1，显著高于其他减氮抑制剂处理(P<0.05)，最低的是双抑制剂处理，为3.61kg N ha-1，比减N处理减少了1.34kg N ha-1，减幅达27.1％；脲酶抑制剂与生物硝化抑制剂处理分别为4.21kg Nha-1、3.91kg N ha-1，需要注意的是，图中不同小写字母表示石灰性紫色土各处理间无机N淋洗累积量的差异显著(P<0.05)。
如图5所示，常规施肥处理的水稻产量为8231kg ha-1，氮肥减量处理水稻产量为7636kg ha-1，而CK处理产量仅为5158kg ha-1，减氮的脲酶/生物硝化抑制剂单独施用产量分别到达了8084kg ha-1和8068kg ha-1，相较于氮肥减量处理，增产5.9％和5.7％，但差异不显著(P>0.05)；与氮肥减量处理相比较，双抑制剂处理显著增加了水稻产量(P<0.05)，增产达到了16.7％，其增产后的产量为8907kg ha-1，已达到且略高于不减氮的产量水平(P<0.05)。
本发明只对实施例2的具体实施过程进行详细的描述，实施例1、实施例3与实施例2具体实施过程相似，只有采用的试剂含量与实施例2不同，最终结论与实施例2相同，这里不做详细的描述。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，解决了现有技术氮肥施用量大，环境效益不佳和未考虑土壤与植物相互作用的问题，有利于保护环境，同时也有利于合理利用资源；
本发明采用的生物硝化抑制剂和脲酶抑制剂与现有技术采用的化学硝化抑制剂相比较，具有成本低、效果好和不会存在向食物链转移的优点，有利于提高减排效率；
本发明中减施氮肥与正常施肥处理相比较，在减施氮肥条件下，采用脲酶/生物硝化抑制剂双抑制剂处理有助于减少石灰性紫色土水稻系统NH3挥发及提高氮肥利用效率，并保持水稻产量，有效的缓解了氮肥利用率低、氮损失率高的现象。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，其特征在于，包括以下步骤：
在氮肥减量条件下，配合施用生物硝化抑制剂和脲酶抑制剂。
2.根据权利要求1所述的一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，其特征在于，
所述氮肥减量条件是在以当地常规施氮量范围为200-220kg ha-1的基础上减少20％，即氮肥用量范围为160-176kg ha-1；
所述氮肥按照3：2的比例分别作为基肥和追肥施用；
所述磷肥和所述钾肥均做为基肥一次施入，施用量范围分别为80-100kg ha-1和60-80kg ha-1。
3.根据权利要求2所述的一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，其特征在于，
所述氮肥采用尿素，含氮量范围为46.0-46.6％；
所述磷肥采用过磷酸钙，P2O5含量范围为10-14％；
所述钾肥采用氯化钾，K2O含量范围为58-62％。
4.根据权利要求1所述的一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，其特征在于，
所述生物硝化抑制剂采用对羟基苯丙酸甲酯MHPP，纯度范围为98％及以上；
所述脲酶抑制剂采用正丁基硫代磷酸三胺NBPT。
5.根据权利要求4所述的一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，其特征在于，所述NBPT和所述MHPP施用量范围均为1.60-1.76kg ha-1。
6.根据权利要求5所述的一种减氮配施脲酶和生物硝化抑制剂对氨挥发的减排方法，其特征在于，所述NBPT采用乙醇溶解，所述MHPP采用聚乙二醇溶解，溶解后与所述作为基肥尿素混合均匀，干燥后随所述基肥施入土壤。
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