胡佳玉, 张 晶, 孔 波, 王庆彬, 胡承孝

    (1.新型肥料湖北省工程实验室/华中农业大学微量元素研究中心 湖北武汉 430070; 2.华中农业大学理学院 湖北武汉 430070; 3.山东蓬勃生物科技有限公司 山东泰安 271099)

    我国是世界氮肥生产和施用的第一大国,尤其在蔬菜、果树、花卉等经济效益较高的作物生产中,氮肥用量是普通大田作物的数倍甚至数十倍[1],氮肥超量施用现象十分普遍,但我国氮肥表观利用率仅为30%～35%,远低于世界平均水平[2]。 氮肥增效剂一直被认为是提高氮肥利用率的重要手段之一,主要包括硝化抑制剂、脲酶抑制剂、氨稳定剂及其他新型增效剂[3]。 本文通过文献分析,比较不同氮肥增效剂在提高作物氮肥利用率、生物量和产量及改善农产品品质、减少温室气体排放等方面的效果,为高效、合理利用氮肥增效剂提供参考。

    1 氮肥增效剂的作用

    1.1 硝化抑制剂

    硝化抑制剂是能够抑制土壤中硝化细菌、亚硝化细菌等微生物活性的物质的总称,适宜配合铵态氮肥或尿素施用[4]。 现已发现有数百种化合物具有硝化抑制效应,主要有氰胺类、含氮杂环化合物、含硫化合物、烃类及其衍生物等四大类[5],其中双氰胺(DCD)、3,4-甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、1-甲基吡唑-1-羧酰胺(CMP)、2-氯-6-三氯甲基吡啶(CP)、乙炔(C2H2)等已在农业生产上得到应用[6]。 但DCD 需达到氮肥用量的10%才有显著的硝化抑制效果,且作为水溶性制剂易淋溶流失,存在环境污染风险[7-8]。

    硝化抑制剂通过抑制土壤中发生的硝化、亚硝化及反硝化过程,延缓土壤中铵态氮向硝态氮转化,延长作物吸收、利用矿化态氮的时间。 土壤中参与亚硝化反应的细菌主要有亚硝化单胞菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化球菌属和亚硝化叶菌属;参与硝化反应的细菌主要有硝化杆菌属、硝化刺菌属和硝化球菌属[9]。 反硝化作用一般发生在嫌气或低氧的环境,在硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、一氧化氮还原酶、氧化亚氮还原酶的催化作用下依次还原为、NO、N2O、N2,参与反应的细菌主要有假单胞菌属、产碱杆菌属[10]。

    DCD 的氨基(—NH2)和亚氨基(＝NH)与NH3结构相似,以底物竞争形式干扰氨氧化细菌(AOB)对底物的利用[11];Nuti 等[12]认为,DCD 能抑制AOB 呼吸作用的电子转移并干扰细胞色素氧化酶的功能。 DMPP 仅抑制氨氧化过程中向NH2OH 的转化[13];Kong 等[14]发现DMPP 抑制了氨氧化古菌(AOA)和AOB 的细胞特异性活性 ......