氮素是提高作物产量、改善作物品质的关键元素，也是植物体内不可或缺的元素之一[1]。自20世纪70年代我国大量施用氮肥以来，小麦和玉米等作物明显增产。与此同时，我国农业对氮肥的需求也越来越大。据统计，1978年我国化肥使用量达884万t，到2016年化肥使用量达到每年5984万t，化肥使用量增加了近6倍[2]。近年来，我国氮肥施入量持续增加，但是粮食产量增长缓慢。化肥对粮食增长的贡献率从20世纪80年代的30%~40%下降到目前的10%左右[3]，随着施肥量的增加甚至出现粮食产量降低的现象。同时，高化肥投入造成了一系列环境污染问题，例如土壤酸化、水体富营养化和温室气体排放等[4]。尿素淋溶、反硝化和挥发等是降低氮肥利用率的重要原因。因此，抑制尿素水解、减少氮素损失、提高氮肥利用率已成为农业和环境领域亟待解决的问题[5]。
为解决氮肥施用量高、利用率低的问题，除采用优化施肥方案、秸秆还田、深施等方法解决外，目前国内外的研究已转向缓控释肥和氮肥增效剂的使用。施加氮肥增效剂，可以减少NH4+向NO3−的转化、淋失以及反硝化[6]。因此，氮肥增效剂在农业生产中有广阔的应用前景。李长青等[7]研究表明，氮肥配施脲酶抑制剂（NBPT）和硝化抑制剂（DCD）与不施氮肥相比，小麦产量提高了35%。Liu等[8]研究表明，氮肥配施DCD与硝化抑制剂（DMPP）土壤N2O排放量分别降低35%和38%。阚建鸾等[9]研究表明，与仅施氮肥相比，尿素配施NBPT、DMPP小麦氮肥利用效率分别提高了37.89%和41.57%。李莉等[10]研究表明，在白浆土中添加NBPT和DMPP对土壤铵态氮转化为硝态氮的抑制过程效果显著。脲酶抑制剂和硝化抑制剂配合施用，相较于单一施用增效剂在抑制尿素水解、抑制硝化反应和反硝化反应中效果更为显著[11-
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于河南省新乡市获嘉县东彰仪村（113°65′ E，35°27′ N）进行，土壤类型为壤质潮土，播种前耕层土壤基本理化性质为pH 8.06，含有机质19.89 g/kg、全氮1.09 g/kg、硝态氮20.76 mg/kg、铵态氮10.02 mg/kg、速效磷19.41 mg/kg、速效钾132.71 mg/kg。栽培模式为小麦―玉米轮作。
1.2 试验方法
试验时间为2022年10月-2023年6月，共9个处理，见表1，每个处理3次重复，共计27个小区，小区面积为26.6 m2（7 m×3.8 m），各区组随机排列。供试小麦品种为伟隆169，播量225 kg/hm2。2022年10月20日播种，2023年6月8日收获。
表1 不同处理施肥方案
Table 1
| 处理Treatment | 肥料Fertilizer | N | P2O5 | K2O | NBPT | DMPP |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CK | 不施肥、不施增效剂 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| U1 | 减氮20%、不施增效剂 | 192 | 150 | 90 | 0 | 0 |
| U2 | 正常施氮、不施增效剂 | 240 | 150 | 90 | 0 | 0 |
| T1 | 减氮20%、纯氮量的1% NBPT | 192 | 150 | 90 | 2.4 | 0 |
| T2 | 减氮20%、纯氮量的1% DMPP | 192 | 150 | 90 | 0 | 2.4 |
| T3 | 减氮20%、1/2 NBPT+1/2 DMPP | 192 | 150 | 90 | 1.2 | 1.2 |
| T4 | 正常施氮、纯氮量的1% NBPT | 240 | 150 | 90 | 2.4 | 0 |
| T5 | 正常施氮、纯氮量的1% DMPP | 240 | 150 | 90 | 0 | 2.4 |
| T6 | 正常施氮、1/2 NBPT+1/2 DMPP | 240 | 150 | 90 | 1.2 | 1.2 |
供试肥料为尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）、硫酸钾（含K2O 52%）。供试抑制剂为脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）和硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP），均为市售，NBPT和DMPP施入量均为纯氮量的1%。抑制剂与肥料混合施用且一次性基施，具体灌水时间为2023年1月12日和3月4日，灌水方式为漫灌。小麦生育期分别对杂草和病虫害采用化学药物进行防治，用量同当地常规管理。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 土壤NH4+和NO3−
分别在小麦越冬期（2023年2月11日）、拔节期（2023年3月28日）、抽穗期（2023年4月19日）、灌浆期（2023年5月18日）和成熟期（2023年6月4日）的晴天采样，每个小区用5点取样法分别取0~20 cm耕层土壤，土样混合后剔除杂质。过筛后在4 ℃条件下保存，测定土壤铵态氮（靛酚蓝比色法）和硝态氮（紫外分光光度校正因素法）。
1.3.2 产量
各小区选取3个1m2典型样点进行测产。首先统计每个样点的有效穗数，然后在每个样点选取15株小麦统计每株穗粒数，小麦晒干脱粒后称重并记录千粒重，重复3次，烘干部分籽粒并计算籽粒含水量，折算成含水率为13%的质量即为小麦产量。
1.3.3 叶面积指数
于小麦拔节期、抽穗期、灌浆期通过长宽系数法[14]测定植株叶面积（叶面积=叶长×叶宽×0.83，叶长为从叶片基部到叶尖的距离，叶宽为叶片最宽处的距离）。
叶面积指数（LAI）=叶片总面积（m2）/土地面积（m2）。
1.3.4 干物质积累量
在小麦5个生育期的晴天取样，每个小区随机选取生长一致的小麦30株，烘干后计算地上部干物质积累量。
1.3.5 氮肥利用效率
小麦成熟期计算氮素偏生产力、氮肥农学效率、氮素收获指数。
氮素偏生产力（NPFP，kg/kg）=作物产量/施氮量，氮肥农学效率（NAE，kg/kg）=（施氮区产量-不施氮区产量）/施氮量，氮素收获指数（NHI，%）=籽粒氮素积累量/植株总氮素积累量。
1.3.6 N2O的采集与测定
利用静态箱―气相色谱法采集和测定N2O气体。在不同处理小区安置直径50 cm、高1 m的圆筒。采样时将采样箱置于底座中的卡槽处，用水密封，采样时间为上午8:00-12:00，采样频率为小麦5个生育期，施肥后连续取3 d，采集后的气体用安捷伦Agilent A（7890）型气相色谱仪分析气体。
温室气体排放通量计算公式：F=ρ×(V/A)×(dc/ dt)×[273/(273+T)]。式中，F为N2O排放通量[μg/(m2·h)]，ρ为标准状态下采气箱内气体密度（g/cm3），V为采气箱内有效空间体积（m3），A为采气箱覆盖的土壤面积（m2），dc为气体浓度差（nl/L），dt为时间间隔（h），T为采样时采气箱温度（℃）。
温室气体累计排放量计算公式：M=∑[(Fi+1+ Fi)/2]×(Di+1-Di)×24。式中，M为N2O排放总量（μg/m2），Fi+1和Fi分别为第i+1和i次采样时N2O排放通量[μg/(m2·h)]，Di+1和Di分别是第i+1和i次采样时间（d）。
1.4 数据处理
采用Excel 2019和SPSS 26.0处理试验数据。采用单因素（one-way ANOVA）和Duncan新复极差法进行数据分析。使用OriginPro 2022软件作图。
2 结果与分析
2.1 不同氮肥增效剂对小麦LAI的影响
不同氮肥增效剂对小麦LAI影响显著（P<0.05）。从图1可知，小麦拔节期、抽穗期和灌浆期T3、T4、T6处理的LAI最高。拔节期除CK处理外，其他处理均高于U2处理。T3处理LAI最高，显著高于其他处理，与U2处理相比，增加了21.32%。U1、T1、T2、T4和T6处理间差异不显著且高于U2处理，U2与T5处理之间差异不显著。除CK外，抽穗期各处理均高于U2处理，T6处理LAI最高，与U2处理相比增加了12.99%。灌浆期T3、T4、T6处理相较于U2处理分别增加了11.93%、29.66%、49.54%。U1、T1、T2和T5处理均高于U2处理，但是差异不显著。
图1
图1
不同氮肥增效剂对小麦LAI的影响
不同小写字母表示P < 0.05水平差异显著，下同。
Fig.1
Effects of different nitrogen fertilizer synergists on LAI of wheat
The different lowercase letters indicate significant difference at P < 0.05 level, the same below.
2.2 不同氮肥增效剂对小麦干物质积累量的影响
在小麦各生育期内，添加NBPT和DMPP显著影响小麦干物质积累量，并且正常施氮条件下施加氮肥增效剂高于减氮条件下施加氮肥增效剂高于不施增效剂处理。由图2可知，小麦越冬期，施加增效剂处理T1~T6均高于U2处理，增幅为8.26%~31.63%。小麦拔节期，施加增效剂处理同样高于U2处理，提高了11.65%~43.10%。小麦抽穗期，T1、T3、T4、T5和T6处理高于U2处理，分别增加了8.22%、20.32%、14.30%、9.34%和13.56%。U1、T2处理与U2处理无显著差异。小麦灌浆期T2、T3、T4、T5和T6处理干物质积累量分别较U2处理提高了13.73%、25.65%、9.26%、29.03%和31.46%。U1和T1处理与U2处理小麦干物质积累量差异不显著。小麦成熟期，T3、T6处理干物质积累量最高，相较于U2处理，分别增加了20.94%和21.36%。
图2
图2
不同氮肥增效剂对小麦干物质积累量的影响
Fig.2
Effects of different nitrogen fertilizer synergists on the dry matter accumulation of wheat
2.3 不同氮肥增效剂对土壤NH4+含量的影响
从图3可知，在小麦各生育时期内，添加NBPT和DMPP处理的氮肥显著影响土壤NH4+含量，NH4+含量总体呈现先上升后下降的趋势。从小麦的5个生育时期来看，正常施氮条件下施加氮肥增效剂处理均高于减氮条件下施加氮肥增效剂。由图3可知，越冬期T4、T5、T6处理NH4+含量均要高于CK、U1、U2处理，增幅分别为1.64%、6.46%、0.72%。拔节期T5、T6和U2处理NH4+含量最高且无显著差异。抽穗期与U2处理相比，T3、T6处理增加了12.23%、12.22%。灌浆期，与U2处理相比，T3、T6处理显著增加了36.10%、49.47%。成熟期，T3、T5、T6处理均高于U2处理，增幅为5.03%~24.93%。
图3
图3
不同氮肥增效剂对土壤NH4+含量的影响
Fig.3
Effects of different nitrogen fertilizer synergists on NH4+ contents in soil
2.4 不同氮肥增效剂对土壤NO3−含量的影响
由图4可知，在小麦的各生育期内，添加NBPT和DMPP处理显著影响土壤NO3−含量，其变化趋势与NH4+含量相同，总体呈先上升后下降的趋势。小麦越冬期，添加氮肥增效剂处理潮土NO3−含量低于U2处理，降幅为7.62%~32.10%。小麦拔节期各处理潮土NO3−含量均低于U2处理，添加增效剂处理较U2处理降低了5.47%~34.44%。小麦抽穗期，U1和T1处理高于U2处理，T4、T5处理与U2处理差异不显著，其余各处理均显著低于U2处理。小麦灌浆期，U2处理NO3−含量最高，与U1处理差异不显著，添加增效剂处理NO3−含量与U2处理相比较降低了1.63%~25.22%。小麦成熟期，各处理均显著低于U2处理，添加增效剂处理NO3−含量降低了21.26%~40.20%。
图4
图4
不同氮肥增效剂对土壤NO3−含量的影响
Fig.4
Effects of different nitrogen fertilizer synergists on NO3− contents in soil
2.5 不同氮肥增效剂对小麦N2O排放通量的影响
图5为不同增效剂处理对小麦N2O排放通量的影响。在小麦整个观测期内N2O排放存在1次高峰，出现在小麦施基肥后，其余时间均维持在一个较低的排放值。除CK处理外，其余各处理N2O排放通量均低于U2处理，同一施肥处理，同时施加NBPT和DMPP处理更有利于降低温室气体排放。同一增效剂处理，减氮条件下更有利于降低N2O排放通量。小麦施基肥后第3天出现排放高峰，范围在136.02~288.06 μg/(m2·h)，同一增效剂下，T4比T1处理高3.78%，T5比T2处理高12.00%，T6比T3处理高5.98%。进入2月后，随着温度降低，N2O排放通量下降且维持在一个较低的水平；随着温度逐渐升高，灌浆期与成熟期N2O排放通量出现小幅度的升高，综合表现为U2>T4>U1>T1>T5>T6>T2>T3>CK，且差异显著（P<0.05）。由图5可知，施加增效剂处理的N2O累积排放通量显著低于U2处理，且降低幅度为13.45%~49.01%。
图5
图5
不同氮肥增效剂对小麦N2O的影响
Fig.5
Effects of different nitrogen fertilizer synergists on N2O in wheat
2.6 不同氮肥增效剂对小麦产量和氮素利用效率的影响
2.6.1 对小麦产量及其构成因素的影响
由表2可以看出，各处理小麦产量范围为7025.68~12 303.94 kg/hm2。与U2处理相比，除T2处理外，其他施入增效剂处理下穗数提升了0.50%~11.33%。T1、T3、T6处理穗粒数较高，与U2处理相比，分别增加了9.08%、8.39%、9.78%。CK、U1、T2和T4处理穗粒数与U2处理无显著差异，T5处理则低于U2处理。与U2处理相比，T4、T5处理千粒重较大，分别提高了3.85%和3.71%。T3、T6处理下小麦产量较高，与U2处理相比产量分别提高了14.84%和21.34%。
表2 不同氮肥增效剂对小麦产量及其构成因素的影响
Table 2
| 处理Treatment | 穗数Spike number (/m2) | 穗粒数Grains per spike | 千粒重1000-grain weight (g) | 产量Yield (kg/hm2) |
|---|---|---|---|---|
| CK | 515.00±9.00f | 45.67±7.62ab | 34.38±0.11de | 7025.68±551.37d |
| U1 | 639.00±14.73e | 47.33±5.03ab | 35.54±0.41bcd | 9357.55±211.92c |
| U2 | 667.67±6.53cd | 47.67±1.53ab | 36.63±0.46b | 10 140.44±190.63bc |
| T1 | 671.00±8.13cd | 52.00±4.36a | 35.19±0.61cd | 10 684.44±377.56bc |
| T2 | 655.67±12.34de | 49.00±1.73ab | 33.55±0.34e | 9380.92±523.68c |
| T3 | 734.33±12.66ab | 51.67±1.53a | 35.24±1.24cd | 11 645.77±422.98ab |
| T4 | 683.33±11.50c | 45.67±1.15ab | 38.04±0.66a | 10 324.85±263.74bc |
| T5 | 718.00±18.33b | 43.00±2.65b | 37.99±0.97a | 10 208.97±236.57bc |
| T6 | 743.33±6.03a | 52.33±3.06a | 36.19±0.78bc | 12 303.94±378.05a |
不同小写字母表示P < 0.05水平差异显著，下同。
The different lowercase letters indicate significant difference at P < 0.05 level, the same below.
2.6.2 对氮肥利用效率的影响
如表3所示，对小麦氮肥利用效率分析发现，与U2处理相比，各处理小麦的NPFP均高于正常施氮处理，增幅为0.69%~43.57%。施加NBPT和DMPP的T1、T3、T6处理NAE显著高于其他处理，相较于U2处理分别提高了79.81%、126.98%和85.09%，其他处理与U2处理在NAE上无显著差异。T1、T6处理下的NHI最高，与U2处理相比，分别提高了6.85%和5.17%，U1、T3、T4处理与U2处理的NHI差异不显著，CK、T2、T5处理下的NHI则低于U2处理。
表3 不同氮肥增效剂对小麦氮素利用效率的影响
Table 3
| 处理 Treatment | 氮素偏生产力 NPFP (kg/kg) | 氮肥农学效率 NAE (kg/kg) | 氮素收获指数 NHI (%) |
|---|---|---|---|
| CK | － | － | 61.64±1.63c |
| U1 | 48.74±0.59cd | 12.15±1.15b | 64.30±0.19bc |
| U2 | 42.25±0.79d | 10.60±0.03b | 64.64±0.68bc |
| T1 | 55.65±0.09ab | 19.06±0.40a | 69.07±0.20a |
| T2 | 48.86±0.72cd | 12.27±0.14b | 63.38±0.95c |
| T3 | 60.66±0.80a | 24.06±1.02a | 64.40±0.59bc |
| T4 | 43.02±1.10d | 11.37±0.37b | 65.10±0.99bc |
| T5 | 42.54±0.49d | 10.89±0.94b | 61.34±0.59c |
| T6 | 51.27±0.58bc | 19.62±0.51a | 67.98±0.70ab |
3 讨论
3.1 不同氮肥增效剂对小麦生长的影响
本试验中，在相同的施氮水平下，添加NBPT+ DMPP复配处理干物质积累量、LAI最高，其次是添加NBPT和DMPP处理，原因可能是尿素施入土壤后，增效剂在尿素分子表面形成聚能网进而调控土壤氮素转化，延长尿素在土壤中的作用时间，但是增效剂对作物产量影响的试验结果并不完全相同。张文学等[15]研究表明，施加NBPT处理与NBPT+DMPP复配处理相较于单施尿素处理均能显著增加水稻产量，分别提高6.60%和8.20%；而Byrnes等[16]的试验结果表明，氮肥中加入NBPT在减少氨挥发损失上效果显著，但是水稻增产与对照处理相比未达显著水平。本研究中，脲酶与硝化抑制剂配施的T3和T6处理小麦产量与正常施氮且不施增效剂处理相比分别提高了14.84%和21.34%。但是单施增效剂处理与正常施氮且不施增效剂处理下的小麦产量间无显著差异，这可能是因为农田同时施入脲酶和硝化抑制剂使小麦生长季的总有效态氮一直保持较高水平，提高小麦对尿素氮的吸收，从而增加小麦产量。
3.2 不同氮肥增效剂对土壤氮转化及N2O的影响
当地农民常规氮肥施用下，土壤中高NH4+含量存在时间较短，这与前人[17]研究结果一致。增效剂主要通过潮土中铵态氮含量的增加延缓土壤中的硝化作用，潮土中硝态氮含量维持在较低水平，主要以增效剂组合NBPT+DMPP抑制效果最为明显，这是因为2种抑制剂配合施用能够减缓潮土中铵态氮向硝态氮的转化，使土壤中尿素释放与小麦氮需求同步，减少氮淋溶损失，降低环境污染。硝化和反硝化作用是农田排放N2O的主要途径。全球变暖会增加N2O排放速率[18]，小麦大部分生长时间土壤温度远低于硝化作用（25~35 ℃）和反硝化作用（30~67 ℃）的最佳土壤温度，限制了N2O的排放[19-20]。氮肥同样显著影响土壤NH3以及N2O排放，减施氮肥对于减少N2O排放至关重要[21]。本试验研究结果表明，在减施氮肥的情况下配施增效剂显著降低了N2O排放通量和累积排放通量，这一研究结果与Wang等[22]的结果相似，原因是脲酶抑制剂和硝化抑制剂通过抑制尿素水解的同时降低了硝化和反硝化作用产生的N2O。
氮素损失的主要途径是氨挥发，主要受施氮量和肥料类型的影响[23]。这是因为尿素进入土壤后会迅速水解生成NH4+，而NH4+的增加会促进氨挥发。一般来说，随着施氮量的增加，土壤氨挥发损失量显著增加[24]。而脲酶抑制剂抑制尿素水解为氨，因此其可以直接抑制氨挥发。Cantarella等[25]研究表明，脲酶抑制剂NBPT的施用可以降低53%的氨挥发量。He等[26]研究发现，在不同土壤类型下，硝化抑制剂DMPP均能增加氨挥发损失。多数研究认为，硝化抑制剂促进氨挥发，而脲酶抑制剂抑制氨挥发，这可能与抑制剂的抑制机理有关[27]。但本研究尚未考虑氨挥发导致的N2O间接排放通量，未来研究可综合考量氨挥发与N2O排放量的研究，同时考虑不同氮肥增效剂类型以及氮肥用量对豫北农田氨挥发的影响。
3.3 不同氮肥增效剂对小麦产量和氮肥利用率的影响
然而，普通施肥会造成养分释放过快，不能满足作物全生育期养分需求，因此优化氮肥管理、用有机肥和肥料增效剂代替部分氮肥是提高作物产量、氮肥利用效率的一种简单有效的方法[4]。前人[31]研究发现，与常规施氮（250 kg/hm2）相比，减氮20%（200 kg/hm2）在提高玉米产量和氮肥吸收利用效率上效果最为显著。但李欢等[32]研究发现，减氮20%时，玉米产量大幅降低。这可能与土壤基础肥力、肥料类型和肥料剂量有关。本研究中，T3和T6处理的氮素偏生产力、氮肥农学效率和氮素收获指数都较高，与Liang等[33]的结果相似，这可能是因为增效剂延长了尿素在土壤中的存在。脲酶和硝化抑制剂具有不同的效果，但都可以减少氮损失，土壤中较高的NH4+可以增加作物的氮利用率，促进作物对氮的吸收，增加作物产量[34]。
4 结论
在豫北农田小麦种植体系中，氮肥配施脲酶与硝化抑制剂对产量、氮肥利用效率、NH4+含量、LAI和干物质积累量均有显著的提升效果，并能有效降低土壤NO3-含量和N2O排放通量。综上所述，在豫北农田小麦种植体系中，减氮20%（192 kg/hm2）并配合脲酶与硝化抑制剂处理在保证小麦产量的同时，能够减少农田温室气体排放，有助于实现冬小麦绿色高效生产。
参考文献
Fate of urea and ammonium sulfate in the plant and soil system as affected by poly-γ-glutamic acid
我国化肥施用量影响因素研究
DOI:10.12190/j.issn.2096-1197.2022.06.06
[本文引用: 1]
【目的】探索我国化肥施用量的影响因素以及作用机制，为农业绿色高质量发展提供保障。【方法】利用2000—2020年全国化肥和种植结构相关数据，对化肥施用量进行驱动因素分解，测算各因素对化肥施用量的影响作用。利用2009—2020年我国27个省份（除京津沪藏，以及港澳台地区外）的面板数据，构建计量模型，控制相关变量分析经济发展水平、种植结构、产业结构和技术因素等对我国化肥施用量的影响，并验证回归结果的稳健性以及各因素间的交叉效应。【结果】我国化肥施用量下降的主要驱动因素是种植结构。施肥强度对化肥施用量的促进作用自化肥零增长行动实施以来明显减弱。经济发展水平和产业结构对化肥施用量具有促进作用，技术因素和种植结构对化肥施用量具有抑制作用；在控制潜在的内生性问题之后回归结果依然稳健，且技术因素与其他因素存在明显的互补性与替代作用。【结论】通过提升农业技术水平与优化产业结构和种植结构可以进一步减少化肥施用量。
Effect of N stabilizers on fertilizer-N fate in the soil-crop system: a meta-analysis
Reactive nitrogen requirements to feed the world in 2050 and potential to mitigate nitrogen pollution
天然增效剂与化学抑制剂复配对小麦/玉米轮作体系产量、氮素利用及氮平衡的影响
DOI:10.13287/j.1001-9332.202309.012
[本文引用: 1]
脲酶抑制剂和硝化抑制剂可以通过调控尿素氮转化的全过程延长氮肥肥效,提高氮肥利用效率,但目前所用脲酶抑制剂和硝化抑制剂多为化学合成材料,成本高,且其抑制效果受土壤性质、气候条件和作物体系等多方面因素的影响。本研究采用田间小区试验,以冬小麦-夏玉米轮作种植体系为研究对象,设置不施氮肥(CK)、单施尿素(N)、尿素+双氰胺(ND)、尿素+腐植酸(NH)、尿素+沸石(NP)、尿素+N-丁基硫代磷酰三胺+双氰胺(NUD)、尿素+腐植酸+双氰胺(NHD)、尿素+沸石+双氰胺(NPD)8个处理,探讨在等施氮量条件下腐植酸或沸石两种天然增效剂及其与化学硝化抑制剂双氰胺(DCD)复配对小麦和玉米轮作体系周年产量、氮素利用效率、土壤硝态氮累积及土壤-植物系统氮平衡的影响。结果表明: 与NH或NP处理相比,腐植酸和沸石分别与DCD复配(NHD和NPD)后,玉米季产量(11268和11397 kg·hm<sup>-2</sup>)及周年总产量(20494和20582 kg·hm<sup>-2</sup>)均显著提高,且达到了与化学脲酶抑制剂和硝化抑制剂复配处理(NUD)基本相当的产量水平;与N处理相比,NHD和NPD处理小麦季、玉米季和周年的氮素利用效率均明显提高,两季的80~100 cm土层土壤硝态氮累积量显著降低,且与NUD处理差异不显著,而土壤氮素盈余量分别较NH和NP处理下降了10.7%和13.9%。表明腐植酸或沸石与化学硝化抑制剂复配可提高作物产量和氮素利用效率,同时符合现代农业绿色环保要求的有效途径。
Effects of nitrification inhibitors (DCD and DMPP) on nitrous oxide emission, crop yield and nitrogen uptake in a wheat-maize cropping system
不同氮肥抑制剂对小麦产量、土壤肥力、氮肥利用率的影响
DOI:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0825
[本文引用: 1]
为减少氮肥施用量，提高氮肥利用效率。添加氮素抑制剂是提高小麦氮肥利用率的有效途径之一。采用大田试验，在减氮10%的条件下，添加脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、氢醌(HQ)和硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、双氰胺(DCD)对小麦产量、土壤肥料、植株氮磷钾含量的影响。结果表明：与100%尿素对照相比，DCD、DMPP、NBPT和HQ氮肥抑制剂均增加了小麦产量和氮肥利用率，其中DMPP处理的小麦产量达到了显著水平(P<0.05)，且均增加了土壤pH，降低了土壤有效磷含量，对土壤有机质和速效钾影响不大，其中硝化抑制剂DCD、DMPP增加了土壤碱解氮含量，脲酶抑制剂NBPT和HQ降低了土壤碱解氮含量，DMPP和HQ增加了小麦植株氮、磷含量，DCD和NBPT降低了小麦植株氮、磷含量，4个氮肥抑制剂均降低了小麦植株钾含量。总之，DMPP和HQ的减肥增效效果最理想，能够有效增加小麦产量，促进小麦对氮素的吸收利用，提高氮素利用效率，缓解土壤酸化。
脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤硝化、反硝化功能菌的影响
植物叶面积系数法改进研究
DOI:10.11924/j.issn.1000-6850.2014-2300
[本文引用: 1]
植物叶面积计算是植物野外调查的重要关键内容，由于传统植物叶面积计算公式s=kab中，k值随物种的不同而存在很大差异，往往造成公式应用的困难。为了方便k值的正确选择，收集了具有代表性的9种形态的植物叶片，求出不同形态叶片的k值，为植物叶面积野外调查提供方便。k值计算方法为，利用计算机软件Image Pro Plus 6.0计算了植物叶片的面积、面积与外接矩形的面积比、最大直径、最小直径、宽度与长度共6个参数。借鉴传统植物叶片的分类方法，根据最大直径与最小直径的比值，将叶片分为披针形、长卵形、卵圆形、矩形或圆形4种类型，求出这4种类型叶片的k值分别为1/3，1/2，2/3和5/6。经过试验证明，公式在改进前，叶片面积k值的平均误差接近20%，改进后叶片面积的k值的平均误差仅为4%，叶片面积的估测误差明显降低。按叶形将叶片分类确定k值后，k值的选择方便快速，外业人员只需简单培训就可明显提升野外作业的效率和精度。
脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤氮素转化的影响
DOI:10.16819/j.1001-7216.2017.7008 417
[本文引用: 1]
目的本研究旨在阐明脲酶抑制剂(urease inhibitor, UI)和硝化抑制剂(nitrification inhibitor, NI)对稻田土壤氮素转化的影响,探讨抑制剂提高稻谷产量以及氮肥利用率的机理。方法本试验设在我国南方红壤稻田,共5个处理：1) 不施氮肥(CK);2) 尿素(U);3) 尿素+脲酶抑制剂(U+UI);4) 尿素+硝化抑制剂(U+NI);5) 尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+UI+NI);脲酶抑制剂采用N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂采用3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)。在水稻分蘖期和孕穗期测定土壤脲酶活性、硝酸还原酶活性、土壤铵态氮含量、硝态氮含量以及微生物碳、氮的含量,分析NBPT与DMPP对水稻两个主要生育期土壤氮素供应的影响,比较各处理的产量以及氮肥利用率,通过逐步回归分析研究以上各指标对产量的影响,探明脲酶抑制剂NBPT与硝化抑制剂DMPP在稻田的增效机理。结果1) 与单施尿素相比,添加NBPT以及NBPT与DMPP配施均显著提高稻谷产量与地上部氮素回收率,两个处理分别增产6.56%与8.24%,氮素回收率提高幅度为19.4%与23.7%。2）与单施尿素相比,添加NBPT以及NBPT与DMPP配施,显著降低水稻分蘖期的土壤脲酶活性和铵态氮含量,显著提高孕穗期的铵态氮含量,而对此时期的脲酶活性无显著影响,所有处理对两个时期的硝态氮含量、硝酸还原酶活性、微生物量碳、氮含量均无显著影响;因此,NBPT对于抑制脲酶活性以及提高铵态氮含量的作用主要在孕穗期之前,而单施DMPP没有显著效应。3）从各项土壤指标与水稻产量相关性的逐步回归分析结果来看,水稻分蘖期与孕穗期稻田土壤中铵态氮含量对水稻产量影响显著,而且孕穗期的影响大于分蘖期,其余指标则对产量无显著影响。结论脲酶抑制剂NBPT以及NBPT与硝化抑制剂DMPP配施显著提高孕穗期土壤中的铵态氮含量,显著提高稻谷产量以及地上部氮素回收率,证明了生产上氮肥后移的重要意义。
Recent developments on the use of urease inhibitors in the tropics
Nitrogen use efficiency of 15N urea applied to wheat based on fertiliser timing and use of inhibitors
A comprehensive quantification of global nitrous oxide sources and sinks
Research advancement on soil nitrification-denitrification and its influencing factors
Urea-based nitrogen fertilization in agriculture: a key source of N2O emissions and recent development in mitigating strategies
Bottom-up estimates of reactive nitrogen loss from Chinese wheat production in 2014
DOI:10.1038/s41597-022-01315-4
PMID:35614078
[本文引用: 1]
Excessive use of synthetic nitrogen (N) for Chinese wheat production results in high loss of reactive N loss (Nr; all forms of N except N) into the environment, causing serious environmental issues. Quantifying Nr loss and its spatial variations therein is vital to optimize N management and mitigate loss. However, accurate, high spatial resolution estimations of Nr from wheat production are lacking due to limitations of data generation and estimation methods. Here, we applied the random forest (RF) algorithm to bottom-up N application rate data, obtained through a survey of millions of farmers, to estimate the Nr loss from wheat production in 2014. The results showed that the average total Nr loss was 52.5 kg N ha (range: 4.6-157.8 kg N ha), which accounts for 26.1% of the total N applied. The hotspots for high Nr loss are the same as those high applied N, including northwestern Xinjiang, central-southern Hebei, Shandong, central-northern Jiangsu, and Hubei. Our database could guide regional N management and be used in conjunction with biogeochemical models.© 2022. The Author(s).
Improving nitrogen fertilizer use efficiency and minimizing losses and global warming potential by optimizing applications and using nitrogen synergists in a maize-wheat rotation
Ammonia emissions from paddy fields are underestimated in China
长期不同施肥措施冬小麦―夏玉米轮作体系周年氨挥发损失的差异
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.23.003
[本文引用: 1]
目的 基于定位试验平台，比较长期不同施肥处理下小麦-玉米轮作体系周年土壤氮素氨挥发损失的差异，为降低氨挥发损失、提高氮肥利用率提供理论依据。方法 2019—2021年，依托山东农业大学黄淮海玉米技术创新中心定位试验平台，以冬小麦品种石麦15和夏玉米品种郑单958为试验材料，以不施氮肥为对照（CK），采用有机肥（腐熟牛粪M）和无机氮肥（U）两种氮肥类型，设置两个施氮量分别为380 kg N·hm<sup>-2</sup>（M1、U1、U2M2）和190 kg N·hm<sup>-2</sup>（U2、M2），试验共计6个处理，其中氮肥在两季作物间的分配是小麦47.4%、玉米52.6%。采用通气法比较各处理土壤氨挥发速率、累积损失量、籽粒产量及氮肥利用效率的差异。结果 两个种植周期内不同施肥处理均显著影响土壤氨挥发。各处理施肥后氨挥发损失速率变化趋势基本一致，小麦和玉米两季的土壤氨挥发均主要发生在施肥后0—7 d，之后处理间的差异逐渐变小。小麦玉米轮作体系周年氨挥发损失量可达8.6—79.4 kg N·hm<sup>-2</sup>，以U1处理最高，达到79.4 kg N·hm<sup>-2</sup>，其氨挥发损失量较U2、U2M2、M1、M2和CK分别增加18.5%、111.7%、162.3%、20.5%和825.7%，表明高施氮量增加土壤氨挥发损失量，无机氮肥较有机肥增加氨挥发损失量。U2M2、M1和M2处理的氨挥发损失率比U1处理降低80.9%、61.3%、24.8%，表明有机氮肥与无机氮肥配施或单施有机氮肥可显著降低氨挥发损失。周年籽粒产量以U2M2处理最高，达到24 621.8 kg·hm<sup>-2</sup>，较U1、U2、M1、M2分别增产10.1%、24.7%、11.7%和32.7%。U2M2处理周年氮肥利用率达52.6%，较U1、U2、M1和M2处理分别提高11.3%、4.1%、13.4%和10.7%。U2M2处理降低了氨挥发损失、同步提高了产量和氮肥利用率，是冬小麦玉米周年轮作的理想施肥策略。结论 施用有机肥可以显著降低小麦玉米轮作体系的周年氨挥发损失量，提高周年籽粒产量和氮肥利用效率。考虑到有机肥源及施用便捷性可将有机无机配施作为当前小麦玉米轮作生产体系降低氨挥发损失、提高氮肥利用效率的主要施肥方式。
Agronomic efficiency of NBPT as a urease inhibitor: a review
A two years study on the combined effects of biochar and inhibitors on ammonia volatilization in an intensively managed rice field
Optimal nitrogen practice in winter wheat-summer maize rotation affecting the fates of 15N-labeled fertilizer
Interactive effects of mulching practice and nitrogen rate on grain yield, water productivity, fertilizer use efficiency and greenhouse gas emissions of rainfed summer maize in northwest China
