硝化抑制剂添加量对玉米生长和氮肥利用率的影响

Effect of Nitrification Inhibitor Addition on Maize Growth and Nitrogen Fertilizer Utilization Efficiency

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2022.06.009

杨自超 Zichao YANG , 杨博兰 Bolan YANG , 钟雯瑾 Wenjin ZHONG , 刘建琦 Jianqi LIU , 张旭 Xu ZHANG , 郭景丽 Jingli GUO

河南心连心化学工业集团股份有限公司河南新乡 453731 Henan Xinlianxin Chemicals Group Co., Ltd., Xinxiang, Henan 453731, China

摘要：

为考察硝化抑制剂3, 4-二甲基吡唑磷酸盐添加量对作物生长和氮肥利用率的影响，以玉米为对象，开展了盆栽试验。结果表明：添加硝化抑制剂对玉米苗期生长指标、土壤脲酶活性影响不大，但对土壤硝态氮转化有明显的抑制作用，可促进氮肥利用率的提高；添加1.2倍硝化抑制剂量能有效减缓铵态氮向硝态氮转化和延长肥料的肥效期。在实际农业生产中，应根据土壤条件和种植的作物确定合理的硝化抑制剂添加量。

关键词：

硝化抑制剂; 氮肥利用率; 脲酶活性; 铵态氮; 硝态氮; 玉米;

Abstract：

In order to investigate the effects of the addition of nitrification inhibitor 3, 4-dimethylpyrazole phosphate on crop growth and nitrogen fertilizer use efficiency, a pot experiment is conducted on maize. The results show that the adding of nitrification inhibitor has little effect on the growth index of maize seedlings and soil urease activity, but has obvious inhibition on the transformation of soil nitrate nitrogen, which could promote the improvement of nitrogen fertilizer utilization efficiency. The adding of 1.2 times nitrification inhibitor can effectively slow down the transformation of ammonium nitrogen to nitrate nitrogen and prolong the fertilizer effective period. In the actual agricultural production, the reasonable adding amount of nitrification inhibitor should be determined according to the soil conditions and the type of crops planted.

Keyword：

nitrification inhibitor; utilization rate of nitrogen fertilizer; urease activity; ammonium nitrogen; nitrate nitrogen; maize;

我国是世界上第二大玉米生产国，种植面积达26 970 000 hm²^[1]。氮素作为作物无机营养中最重要的元素之一，是玉米生长发育过程中需求量最大的元素^[2]，对玉米高产起着至关重要的作用^[3]。我国是氮肥消费大国，随着作物产量的增加，氮肥投入量也逐渐增加，但氮肥的农学效率却在逐渐降低。关于玉米氮肥利用，许多专家学者进行了相关性研究^[4-6]，结果发现将硝化抑制剂加入含有铵态氮的复合肥中, 可以有效提高作物的氮肥利用率^[7-8]。虽然硝化抑制剂可以有效提高作物氮肥利用率，但有关硝化抑制剂的用量与氮肥利用率关系的研究较少。本试验研究了硝化抑制剂添加量与氮肥利用率的关系，以期为农业生产中合理使用硝化抑制剂提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间及地点

试验时间：2021年12月—2022年2月。

试验地点：河南心连心化学工业集团股份有限公司温室大棚。

1.2 供试材料

供试作物：玉米，品种为先玉335。

供试土壤：潮土，质地为砂质壤土，肥力中下等。耕层理化性状：w(有机质)为13.2 g/kg，w(全氮)为0.791 g/kg，w(有效磷)为6.5 mg/kg，w(速效钾)为69.0 mg/kg。

供试肥料：普通尿素，w(N)为46%，河南心连心化学工业集团股份有限公司生产；硝化抑制剂为3, 4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)，武威金仓生物科技有限公司生产。

1.3 试验设计

试验共设5个处理：T1，不施肥；T2，普通尿素；T3，普通尿素+尿素质量0.10%硝化抑制剂；T4，普通尿素+尿素质量0.12%硝化抑制剂；T5，普通尿素+尿素质量0.15%硝化抑制剂。按亩(1亩=667 m²)施尿素50 kg，盆栽每盆装土3 kg，施肥量按大田施肥量的2倍计算，折合每盆施尿素2 g。每盆播种5粒种子，玉米三叶期进行间苗，每盆留1株。

1.4 测定项目

株高用卷尺进行测量，茎粗用游标卡尺进行测量，玉米叶片叶绿素相对含量(SPAD值)采用SPAD-502Plus型手持式叶绿素计进行测定。

土壤中脲酶的活性采用靛酚蓝比色法测定，土壤铵态氮含量采用KCl浸提－靛酚蓝比色法测定，土壤硝态氮含量采用双波长紫外分光光度法测定。

植物样品消煮后，采用凯氏定氮仪测定植株全氮含量。玉米植株氮肥利用率=(施肥区作物吸氮量-无氮区吸氮总量)/施入氮肥总氮量× 100%。

1.5 统计分析

原始数据采用Excel软件整理后，选用SPSS统计分析软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对玉米生长指标的影响

不同处理的玉米生长指标见表 1~表 3。

表 1

不同处理的玉米株高

处理	株高/cm
处理	1月6日	1月14日	1月21日	2月2日
注：1)同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05)，下同
T1	20.75 b	36.50 a	43.88 b	51.50 b
T2	21.25 ab	37.75 a	46.48 ab	58.25 ab
T3	18.75 ab	35.75 a	47.75 ab	59.75 ab
T4	22.00 ab	41.75 a	47.08 ab	63.25 a
T5	24.75 a	43.00 a	55.33 a	66.75 a

表 2

不同处理的玉米茎粗

处理	茎粗/mm
处理	1月6日	1月14日	1月21日	2月2日
T1	3.30 a	3.85 a	4.79 b	5.76 a
T2	3.24 a	3.97 a	4.70 b	5.82 a
T3	3.10 a	3.95 a	4.85 b	6.18 a
T4	3.33 a	4.11 a	5.06 b	6.64 a
T5	3.51 a	4.53 a	5.78 a	6.29 a

表 3

不同处理的玉米叶片SPAD值

处理	SPAD值
处理	1月6日	1月14日	1月21日	2月2日
T1	37.38 b	33.80 b	30.98 ab	32.83 a
T2	43.93 a	39.68 a	34.55 ab	29.68 a
T3	39.53 ab	40.35 a	35.58 a	31.50 a
T4	38.45 b	39.43 a	29.78 b	32.73 a
T5	40.90 ab	39.88 a	33.70 ab	32.38 a

由表 1~3可知：玉米株高随时间推移逐渐增高，不同测定时间各处理间存在差异，在1月6日、21日及2月2日，各处理间的玉米株高差异性显著，且T5处理的玉米株高最高；玉米茎粗随时间推移逐渐增大，但同一测定时间(1月21日除外)各处理间的茎粗差异并不显著；玉米叶片SPAD值随时间推移有减小的趋势，前期各处理间的玉米叶片SPAD值存在差异，后期各处理间的玉米叶片SPAD值差异不显著。

2.2 不同处理对玉米整株长度的影响

将玉米整株取出，洗净，测量玉米整株长度，结果见图 1。

图 1

不同处理的玉米整株长度

由图 1可以看出，不同处理间玉米整株长度差异显著，T1处理的最短，T4处理的最长，T2~T5处理间的差异不显著。由于T1处理对玉米生长所需的养分供应不足，所以玉米整株长度比其他处理的短。

2.3 不同处理对土壤铵态氮和硝态氮含量的影响

间隔一定时间对盆栽土取样进行分析，土壤中铵态氮、硝态氮含量变化见图 2、图 3。

图 2

不同处理的土壤铵态氮含量

图 3

不同处理的土壤硝态氮含量

由图 2可知：除T1处理外，其他各处理的土壤铵态氮含量均呈逐渐减少的趋势，其中T2处理的土壤铵态氮含量在1月21日趋于零；T3~T5处理的土壤铵态氮含量在不同时期均高于T2处理的，其中T4、T5处理的土壤铵态氮含量变化曲线基本一致；由于T1处理未施肥，故土壤铵态氮含量变化不大。

由图 3可知：各处理的土壤硝态氮含量变化情况不同，T1处理未施肥，所以土壤硝态氮含量变化不大；T2处理仅施用尿素，土壤硝态氮含量逐渐升高，在1月21日达到峰值，之后开始下降；T3~T5处理添加了硝化抑制剂，土壤硝态氮含量逐渐升高，但在不同时期土壤硝态氮含量均低于T2处理的。

尿素中的酰胺态氮在土壤中脲酶的作用下会快速转化为铵态氮，铵态氮在硝化细菌的作用下转化为硝态氮。结合图 2和图 3可知，造成土壤铵态氮及硝态氮含量变化曲线产生差异的可能原因是T3~T5处理均添加了硝化抑制剂，而硝化抑制剂能抑制土壤中硝化细菌的活性，从而减缓土壤中铵态氮向硝态氮的转化速率，所以T3~T5处理的土壤铵态氮、硝态氮变化曲线缓于T2处理的。

2.4 不同处理对土壤中脲酶活性的影响

试验对土壤中脲酶的活性进行了测定，结果见图 4。

图 4

不同处理的土壤中脲酶的活性

由图 4可知：T1、T3~T5处理的土壤中脲酶的活性出现一个先降低后逐渐升高的趋势，而T2处理的土壤中脲酶的活性变化较为复杂，呈现先升高后降低再升高又降低的情况；虽然T2处理的土壤中脲酶的活性变化复杂，但T2处理的土壤中脲酶的活性最高。土壤中酶的活性受土壤温度、湿度等多种因素影响，但所有处理均处于同一环境下，T2处理的土壤中脲酶的活性变化趋势与T1处理不同的主要原因为是否施肥；而T2处理的土壤中脲酶的活性变化趋势与T3~T5处理不同的主要原因为后者添加了硝化抑制剂。

2.5 不同处理对玉米植株氮累积量的影响

不同处理的玉米植株氮累积量见图 5。

图 5

不同处理的玉米植株氮累积量

由图 5可知：T3~T5处理的玉米植株氮累积量与T1、T2处理的相比存在显著性差异，T1处理的玉米植株氮累积量最低；T3~T5处理的玉米植株氮累积量较高，可能是T3~T5处理添加了硝化抑制剂。硝态氮通过反硝化作用转化成氮氧化物而损失，硝化抑制剂可以抑制铵态氮向硝态氮转化的速率，所以T3~T5处理的玉米植株氮累积量高于其他处理的。

2.6 不同处理对玉米植株氮肥利用率的影响

不同处理的玉米植株氮肥利用率见表 4。

表 4

不同处理的玉米植株氮肥利用率

处理	氮累积量/(mg·株^-1)	氮累积增加量/(mg·株^-1)	氮肥利用率/%
T1	75.08
T2	96.28	21.20	2.30
T3	113.83	38.75	4.21
T4	120.68	45.60	4.96
T5	123.58	48.50	5.27

由表 4可知：玉米植株氮累积量最高的为T5处理，其氮肥利用率也最高；添加硝化抑制剂的T4、T3处理的氮肥利用率同样高于T2处理的。

3 讨论

(1) 通过对玉米生长指标分析可知，施肥不同是造成玉米苗期生长指标差异的主要原因，添加硝化抑制剂对玉米苗期生长指标的影响不大。

(2) 添加硝化抑制剂能有效减缓铵态氮向硝态氮转化，延长肥料的肥效期，添加1.2倍、1.5倍硝化抑制剂的效果优于单倍添加量的，而1.2倍与1.5倍硝化抑制剂添加量之间的差异不大。

(3) 添加硝化抑制剂对土壤脲酶活性影响不大，是否施肥对土壤脲酶活性影响较大。

(4) 添加硝化抑制剂处理可增加作物氮累积量，玉米氮肥利用率较不施肥处理的平均提高4%以上，其中T5处理的提高最多，为5.27%。添加1.2倍与1.5倍硝化抑制剂处理的玉米氮肥利用率差异不大，但均高于T3处理的。

4 结语

综上可得，添加硝化抑制剂对玉米苗期生长指标、土壤中脲酶的活性影响不大，但对土壤硝态氮转化有明显的抑制作用，而且对提高作物氮肥利用率具有促进作用；1.2倍、1.5倍硝化抑制剂添加量处理的作用效果一致，均优于单倍添加量的。在实际农业生产中，添加硝化抑制剂可提高作物氮肥利用率，且应根据土壤条件和种植的作物确定合理的添加量。

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