脲酶、硝化抑制剂
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什么是硝化抑制剂硝化抑制剂,是由英国格林利夫植物营养有限公司(GRLF)引进的一种肥料增效剂,2019年正式进入中国市场携手江门中正农业科技有限公司(简称:中正农科)代理中国市场,中正农科将硝化抑制剂添加到其公司植施健等品牌中,使肥效及土壤更好吸收!硝化抑制剂是指—类能够抑制铵态氮转化为硝态氮(NCT)的生物转化过程的化学物质。
硝化抑制剂通过减少硝态氮在土壤中的生成和累积,从而减少氮肥以硝态氮形式的损失及对生态环境的影响。
部分研究结果表明,硝化抑制剂虽有利于减少氮素淋溶损失和温室气体(氮氧化物)的排放,一定条件下对提高肥效有积极作用。
中文名称硝化抑制剂外文名称nitrification inhibitor别称氮肥增效剂/伴隆;类型添加剂简介它们能够选择性地抑制土壤中硝化细菌的活动,从而阻缓土壤中铵态氮转化为硝态氮的反应速度。
铵态氮可被土壤胶体吸着而不易流失,但是在土壤透气条件下,铵态氮在微生物作用下可转化为硝态氮,该过程称硝化。
反应的速度取决于土壤湿度和温度。
低于10°C时,硝化反应速度很慢;20°C以上时,反应速度很快。
除水稻等某些作物在灌水条件下能够直接吸收铵态氮外,多数作物吸收硝态氮。
但硝态氮在土壤中容易流失,合理使用硝化抑制剂以控制硝化反应速度,能够减少氮素的损失,提高氮肥的利用率。
通常硝化抑制剂要与氮肥混匀后再施用。
硝化抑制剂除有减少氮肥损失、提高氮肥利用率而增加产量的作用外,还可降低农作物中亚硝酸盐含量,提高农作物品质,减少施肥量过高时对土壤、地下水和环境的污染。
硝化抑制剂目前主流工业化的主要有三种:CP、DCD、DMPP。
一、2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(又称氮吡啶),代号为(CP),美国陶氏公司产品为:伴能,英国格林利夫研发产品:植施健,常州润丰化工商标:伴隆;二、双氰胺(代号:DCD);三、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(代号:DMPP),德国巴斯夫公司生产。
除此三种主流硝化硝化抑制剂外还有脒基硫脲(ASU)、2-甲基-4,6-双(三氯甲苯)均三嗪(MDCT)、2-磺胺噻唑(ST)等。
脲酶抑制剂综述抑制剂研究进展1、脲酶抑制剂研究进展1.1脲酶抑制剂种类及作用原理脲酶是氨基水解酶的一类酶的通称,是一种作用于线型酰胺C-N键(非肽)的水解酶。
土壤脲酶抑制剂是对土壤脲酶活性有抑制作用的化合物或元素。
Conrad早在1940年就指出向土壤中加入某些物质可以抑制脲酶活性并延缓尿素水解。
在随后的几十年里,脲酶抑制剂的研究取得很大进展,包括对尿素水解、NH3挥发、尿素N土壤转化、尿素利用率、作物产量的影响等。
脲酶抑制剂主要有无机物和有机物二大类。
无机物中主要是分子量大于50的重金属化合物如Cu、Ag、Pb、Hg、Co、Ni、Au、As、Cr等元素的不同价态离子;有机化合物中包括对氨基苯磺酰胺、二硫代氨基甲酸盐、羟基草氨酸盐、有机汞化合物、酚类、醌及取代醌类、磷胺类化合及其转化物等。
Bremner 和Douglas证明二元酚和醌是当时最有效的有机化合物,银和汞盐是最有效的无机化合物[62]。
Mulvaney和Bremner(1981)、Byrnes和Freney 等(1995)指出,最有效的脲酶抑制剂是醌如 -苯醌和氢醌(HQ)、二元酚和磷胺类化合物如N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、苯基磷酰二胺(PPD)、环己基磷酰三胺(CHPT)等[65]。
其中HQ被认是较有效并经济的,而NBPT、PPD、CHPT等磷胺化合物的抑制效果则是最好的。
对脲酶抑制剂的筛选,通常注意的只是该化合物使用后尿素在一定培养时间内的残留量,而对脲酶抑制剂的作用机制研究的较少。
重金属离子和醌类物质的脲酶抑制作用机理相同,它们均能作用于脲酶蛋白上对酶促有重要的作用的巯基(-SH)),抑制作用的效果与金属-锍化物和醌-锍化物复合体的解离能力呈反比。
磷胺类化合物的作用机理为该类化合物与尿素分子有相似的结构,可与尿素竞争与脲酶的结合位点,而且其与脲酶的亲和力极高,此种结合使得脲酶减少了作用尿素的机会,达到了抑制尿素水解的目的。
硝化抑制剂种类范文硝化抑制剂是一种用于减少土壤中氨氧化细菌活动的化学物质。
氨氧化细菌是土壤中的一类微生物,它们将尿素或其他含氮化合物氧化成硝酸根离子,这会导致土壤中的氮素的大量流失。
硝化抑制剂的应用可以减少氨氧化细菌的活性,从而降低硝酸盐的形成,遏制氮肥的流失,提高肥料利用率,减少对环境的污染。
以下是几种常用的硝化抑制剂种类。
1.硝化酶抑制剂硝化酶抑制剂主要通过抑制土壤中的氨氧化细菌中的硝酸还原酶活性来降低硝化过程的速率。
这些抑制剂可以抑制氨氧化细菌中的核酸和蛋白质合成,从而抑制硝化作用。
常见的硝化酶抑制剂包括二甲磷酸酯类化合物和硝酸铵。
2.抗生素类硝化抑制剂抗生素类硝化抑制剂通过抑制氨氧化细菌的生长和繁殖来减少硝化过程。
抗生素可以抑制氨氧化细菌的核酸和蛋白质合成,从而影响其生命周期和能力。
常见的抗生素类硝化抑制剂包括卡那霉素、链霉素等。
3.铵离子类硝化抑制剂铵离子类硝化抑制剂是指能与硝化细菌中的硝酸酶发生作用,阻止其进一步氧化的物质。
这些化合物会与硝酸酶结合,形成不活性的络合物,从而抑制硝酸酶的活性。
常见的铵离子类硝化抑制剂包括氨和氨盐、硫酸铵等。
4.生物制剂类硝化抑制剂生物制剂类硝化抑制剂是利用一些微生物的特点和代谢产物来抑制土壤中的氨氧化细菌活性。
例如,一些分泌抑制物质的细菌和真菌可以抑制氨氧化细菌的活性。
此外,一些生物制剂也可以通过改变土壤中的微生物群落结构来减少氨氧化细菌的数量。
常见的生物制剂类硝化抑制剂包括放线菌、拮抗真菌等。
总之,硝化抑制剂的种类多样,可以通过不同的机制来抑制氨氧化细菌的活动。
这些抑制剂的应用可以有效减少氮肥的流失和环境的污染,提高农业生产的可持续性。
然而,硝化抑制剂的应用也需要注意合理使用,避免对土壤和作物产生负面影响。
土壤脲酶抑制剂和硝化抑制剂的研究进展摘要:本文从脲酶和硝化抑制剂的国内外研究现状进行综述,也对脲酶抑制剂和硝化抑制剂的作用机理进行了总结,为我国合理使用氮肥,提高氮肥利用效率提供了理论依据。
关键词:脲酶抑制剂;硝化抑制剂;研究进展;尿素氮肥Advances in the research of soil urease inhibitor andnitrification inhibitorAbstract: In this paper, the research status of urease and nitrification inhibitors at home and abroad were reviewed, and the mechanism of urease inhibitor and nitrification inhibitor were summarized, which provided a theoretical basis for the rational use of nitrogen fertilizer in China, and improve the efficiency of nitrogen use efficiency.Key words: urease inhibitor; nitrification inhibitor; research progress; urea nitrogen fertilizer氮素是农作物生长必不可少的元素,在促进农作物生长,提高产量方面起到了不可忽视的作用。
所以,土壤中氮肥的施用成为控制高产的主要因素。
但是随着氮肥施用量的增加,土壤过多累积的硝态氮又导致了环境污染方面的问题。
为了解决这种污染问题,许多学者在对脲酶抑制剂和硝化抑制剂的研究上取得了很好的进展,利用脲酶抑制剂和硝化抑制剂可以很好的抑制土壤中铵态氮的硝化作用,控制硝态氮的大量积累所导致的环境污染。
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ZHANG Wen-xue;WANG Shao-xian;XIA Wen-jian;SUN Gang;LIU Zeng-bing;LI Zu-zhang;LIU Guang-rong【摘要】[目的]在农业生产中,脲酶抑制剂(urease inhibitor,UI)与硝化抑制剂(nitrification inhibitor,NI)常作为氮肥增效剂来提高肥料利用率.本文研究了在我国南方红壤稻田施用脲酶抑制剂与硝化抑制剂后,土壤中氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)以及反硝化细菌的丰度以及群落结构的变化特征,旨在揭示抑制剂的作用机理及其对土壤环境的影响.[方法]试验在我国南方红壤稻田进行,共设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),3次重复.脲酶抑制剂与硝化抑制剂分别为NBPT[N-(n-butyl)thiophosphrictriamide,N-丁基硫代磷酰三胺]和DMPP(3,4-dimethylpyrazole phosphate,3,4-二甲基吡唑磷酸盐).通过荧光定量PCR(Real-time PCR)研究水稻分蘖期与孕穗期抑制剂对三类微生物标记基因拷贝数的影响,并分析土壤铵态氮、硝态氮与三种菌群丰度的相关性;利用变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)分析抑制剂对土壤AOB、AOA以及反硝化细菌群落结构的影响,并对优势菌群进行系统发育分析.[结果]1)荧光定量PCR结果表明,施用氮肥对两个时期土壤中AOB的amoA基因与反硝化细菌nirK基因的拷贝数均有显著提高,而对AOA的amoA基因始终没有明显影响;AOB与nirK反硝化细菌的丰度与两个时期的铵态氮含量、分蘖期的硝态氮含量呈极显著正相关,与孕穗期的硝态氮含量相关性不显著;DMPP仅在分蘖期显著减少了AOB的amoA基因拷贝数,表明DMPP主要通过限制AOB的生长来抑制稻田土壤硝化过程;NBPT对三类微生物的丰度无明显影响;2)DGGE图谱表明,在分蘖期与孕穗期,施用氮肥均明显增加了图谱中AOB的条带数,而对AOA却没有明显影响;氮肥明显增加了孕穗期反硝化细菌的条带数;与氮肥的影响相比,抑制剂NBPT与DMPP对AOA、AOB以及反硝化菌的群落结构影响甚微;系统发育分析结果表明,与土壤中AOB的优势菌群序列较为接近的有亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌.[结论]在南方红壤稻田中,施入氮肥可显著提高AOB与反硝化细菌的丰度,明显影响两种菌群的群落结构,而AOA较为稳定;NBPT对三类微生物的群落结构丰度无明显影响;硝化抑制剂DMPP可抑制AOB的生长但仅表现在分蘖期,这可能是其缓解硝化反应的主要途径;这也说明二者对土壤生态环境均安全可靠.【期刊名称】《植物营养与肥料学报》【年(卷),期】2019(025)006【总页数】13页(P897-909)【关键词】抑制剂;稻田;氨氧化细菌;氨氧化古菌;反硝化细菌【作者】ZHANG Wen-xue;WANG Shao-xian;XIA Wen-jian;SUN Gang;LIU Zeng-bing;LI Zu-zhang;LIU Guang-rong【作者单位】;;;;;;【正文语种】中文尿素是一种高浓度的酰胺态氮肥,因其较高的含氮量被作为农业生产上最常用的氮肥,但是尿素施入农田后会导致氮素损失是一直被关注的。
脲酶抑制剂、硝化抑制剂、磷素活化剂应用生产长效、缓释新型稳定型复合肥新产品推广缓控释肥顺应现代农业缓控释肥推广有四个方面重要意义:1、大力示范推广缓控释肥是发展现代农业的客观要求,进入新世纪以来,提出建设中国特色的现代农业,总体方向的要求,那就是高产、高效、优质、生态、安全。
缓控释肥对这五个指标和要求都是十分符合,它符合发展现代农业的发展要求,因为它符合现代农业发展方向。
2、七届五中全会提出农业发展方式的转变要由资源消耗型,转变为资源节约型和环境友好型。
中国农资对农业的贡献很大,同时负面影响也很大,化肥、农药、水利用率一般只有30%。
经过十年努力,我们还是没有解决这个问题。
要解决这个问题有两个方面:一是农资产品特性可以改变,例如缓控释肥;另一个是测土配方施肥。
现代农资的理念是四位一体:(1)、要求农资产品长效,高效,生态一体化,这是现代农资新理念。
(2)、数量、质量效益一体化,特别是在效益方面不要讲用了多少肥料,而是讲它的利用率提高多少,这才是硬道理。
(3)、产品品牌文化一体化,一流的企业是卖标准,二流的企业是卖品牌,三流企业是卖产品。
要把三点结合起来,这才是现代农资发展的需要。
(4)、现代农资推广要生产、技术、营销、服务一体化,实现四个方面的一体化才符合现代农资的发展要求,才能实现现代农业的发展方式的转变。
3、缓控释肥是发展新型农业技术的迫切需要。
现在我们的农业、农村、农民发生了很大的变化:即生产规模化、生产多元化、营销产业化、服务专业化、技术新型化,这是现代农业发展的要求,而缓控释肥完全符合这些要求,所以它是发展现代农业的迫切需要。
4、大力示范推广缓控释肥是确保国家粮食安全的重要举措。
现在农民种田的成本增长非常快,土地流转的费用高,劳动力成本高,农资的价位高,在这种情况下,一定要优质,节能,降耗的产品技术应运而生。
缓控释肥可以说是一马当先,走在了前面,它保障了粮食的安全。
2011年4月份,肥业集团与中科院沈阳应用生态研究所实行院厂合作,引进沈阳中科新型肥料有限公司总经理、博士生导师石元亮研究员开发的专利技术,共同开发生产新型长效缓释复合肥新产品并获得成功。
让你详细了解稳定性尿素
稳定尿素是普通尿素通过添加脲酶和硝化抑制剂以及氨稳定剂,改性而成。
那么对于稳定性尿素你又了解多少?
普通尿素在施入土壤后虽然可以迅速溶解于溶液中,但被作物根系直接吸收的数量很少。
尿素只有在土壤脲酶的作用下,水解成铵态氮后才可被大量吸收。
一般农田土壤都有一些脲酶存在,尤其是那些含有机质多的高肥力土壤更是不缺少脲酶。
所以普通尿素施入土壤后会较快转化成铵态氮供作物吸收利用。
当然,温度高低和不同季节对土壤中尿素转化的速度影响是很大的。
尿素一经水解成铵态氮后,如果作物尚处于苗期吸收氮很少,这时大量游离氨的存在有可能会造成氮素损失和降低利用率。
因此,有人通过添加脲酶抑制剂来推迟尿素水解的时间,以图延长其肥效。
由此可见,添加脲酶抑制剂的尿素施入土壤后,由于脲酶活动受到抑制,使水解作用受阻,它在土壤中的存在时间会长于普通尿素,被称为“稳定性尿素”。
稳定性肥料中硝化抑制剂作用效果的检测方法发布时间:2021-04-26T10:40:08.337Z 来源:《基层建设》2020年第33期作者:李保荣[导读] 摘要:通过特定的过程,在肥料造粒过程中,添加尿素酶抑制剂和(或)硝化抑制剂以形成稳定的肥料,延迟施用于土壤的尿素的水解,进一步抑制铵态氮向硝酸态氮的转化,和氮可以减少。
哈密市质量与计量检测所新疆哈密 839000摘要:通过特定的过程,在肥料造粒过程中,添加尿素酶抑制剂和(或)硝化抑制剂以形成稳定的肥料,延迟施用于土壤的尿素的水解,进一步抑制铵态氮向硝酸态氮的转化,和氮可以减少。
一种含氮肥料,可延长挥发性肥料的保质期。
这种肥料可以减缓尿素的水解,抑制NO-3的形成,使土壤中的氮素保持更长的时间,并提高尿素的有效性。
它的关键作用是稳定化肥抑制剂。
硝化抑制剂通过抑制土壤中硝化细菌和硝化细菌的活性来减缓NH+4-N向NO-3-N的转化。
因此,检查硝化抑制剂在稳定的复合肥料中的抑制作用非常重要。
本文就此展开了探究。
关键词:稳定性肥料;硝化抑制剂;农业生产引言化肥是农业可持续发展的物质保证,是农业生产的基础。
氮素是作物在生长发育过程中需求量最多的矿质元素,是影响作物产量的首要因素。
目前,我国氮肥利用率不高,其中有很大一部分氮素会从农田系统进入到外部环境中,这不仅造成了肥料浪费,还带来了农田氮污染[1]。
有研究表明,在农业生产上,除合理施用氮肥、深施氮肥和分次施氮等方法能提高氮肥的利用率外,添加肥料增效剂[如通过施用硝化抑制剂(NP),可调控氮素的转化,减缓硝化过程,也是实现氮肥高效管理与利用的有效手段。
而硝化抑制剂的施用效果,除受自身性状和土壤微生物的影响外,还受土壤质地、有机质含量、水分、温度和土壤pH等因素的限制。
1材料与方法1.1材料供试土壤中国科学院沈阳生态基地的棕壤,吉林省农业科学研究所的黑土,吉林省白城市的浅黑土,江西南昌的红土。
除去杂质后,风干并通过2毫米筛子粉碎以使用。
抑制剂研究进展1、脲酶抑制剂研究进展1.1脲酶抑制剂种类及作用原理脲酶是氨基水解酶的一类酶的通称,是一种作用于线型酰胺C-N键(非肽)的水解酶。
土壤脲酶抑制剂是对土壤脲酶活性有抑制作用的化合物或元素。
Conrad早在1940年就指出向土壤中加入某些物质可以抑制脲酶活性并延缓尿素水解。
在随后的几十年里,脲酶抑制剂的研究取得很大进展,包括对尿素水解、NH3挥发、尿素N土壤转化、尿素利用率、作物产量的影响等。
脲酶抑制剂主要有无机物和有机物二大类。
无机物中主要是分子量大于50的重金属化合物如Cu、Ag、Pb、Hg、Co、Ni、Au、As、Cr等元素的不同价态离子;有机化合物中包括对氨基苯磺酰胺、二硫代氨基甲酸盐、羟基草氨酸盐、有机汞化合物、酚类、醌及取代醌类、磷胺类化合及其转化物等。
Bremner和Douglas证明二元酚和醌是当时最有效的有机化合物,银和汞盐是最有效的无机化合物[62]。
Mulvaney和Bremner(1981)、Byrnes和Freney 等(1995)指出,最有效的脲酶抑制剂是醌如 -苯醌和氢醌(HQ)、二元酚和磷胺类化合物如N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、苯基磷酰二胺(PPD)、环己基磷酰三胺(CHPT)等[65]。
其中HQ被认是较有效并经济的,而NBPT、PPD、CHPT等磷胺化合物的抑制效果则是最好的。
对脲酶抑制剂的筛选,通常注意的只是该化合物使用后尿素在一定培养时间内的残留量,而对脲酶抑制剂的作用机制研究的较少。
重金属离子和醌类物质的脲酶抑制作用机理相同,它们均能作用于脲酶蛋白上对酶促有重要的作用的巯基(-SH)),抑制作用的效果与金属-锍化物和醌-锍化物复合体的解离能力呈反比。
磷胺类化合物的作用机理为该类化合物与尿素分子有相似的结构,可与尿素竞争与脲酶的结合位点,而且其与脲酶的亲和力极高,此种结合使得脲酶减少了作用尿素的机会,达到了抑制尿素水解的目的。
综合国内外的资料研究,脲酶抑制剂的作用机理主要表现在以下几个方面:(1)脲酶抑制剂占据了脲酶水解尿素的活性位置,降低脲酶活性。
脲酶抑制剂1.1脲酶抑制剂及其作用原理脲酶抑制剂是对土壤脲酶活性有抑制作用的化合物或元素的总称(Bremner and Douglas, 1971)。
它通过对脲酶催化过程中扮主要角色的巯基发生作用,从而延缓土壤中尿素的水解速度,减少氨向大气中挥发损失。
一般来说,土壤脲酶的活性都比较强,因此尿素一经施入土壤,通常只需1~7天就可全部转化。
当酰胺态氮尿素施入土壤后,它们在土壤脲酶作用下转化为氨,二氧化碳和水。
尿素的肥效很大程度上取决于土壤脲酶活性的强弱。
前人的研究表明:脲酶是一种分子量约为48万的含镍金属酶,它约有77个甲硫氨酰基,129个半胱氨基,47个巯基(半胱氨酰残基),其中有4~8个巯基对酶的活性有重要作用。
醌类脲酶抑制剂通过对巯基发生作用,有效的抑制脲酶的活性。
70年代以来,人们对醌类脲酶抑制剂做了大量研究,实验表明,醌类脲酶抑制剂对于延缓尿素水解,抑制或减少氨气挥发效果很好(举鸣,1987;双霖等,1991;陆欣等,1997)。
1999年,B.Manunza等人解释了尿素、氧肟酸、磷酰类脲酶抑制剂(NBPT)竞争脲酶活性部位的机制,认为脲酶抑制剂是通过与尿素竞争脲酶活性部位,使脲酶失去与尿素作用来减缓尿素水解。
1.2脲酶抑制剂的种类表1脲酶抑制剂的种类及化学名称Table 1 Category and chemical name of urease inhibitors脲酶抑制剂化学名HQ 氢醌NBPT/NBTPT N-丁基硫代磷酰三胺NBPTO/NBPO N-丁基硫代磷酰胺NBPO 硫代磷酸三酰胺PPD/PPA 苯基磷酰二胺TPT 硫代磷酰三胺PT 磷酰三胺ATS 硫代硫酸铵P-benzoquinone P-苯醌CHTPT 环已基硫代磷酸三酰胺CNPT 环已基磷酰三酰胺HACTP 六酰氨基环三磷*N-halo-2-oxaxolidinone N-卤-2-唑艾杜烯NN-dihdo-2-imidazolidine NN-二卤-2-咪唑艾杜烯硫代吡唑类硫代吡啶类等脲酶抑制剂主要有无机物和有机物两大类(Bremner and Douglas, 1971)。
无机物主要是分子量大于50的重金属化合物如Cu、Ag、Co、Ni等元素的不同价态离子;有机化合物包括对氨基苯磺酰胺、酚类、醌及取代醌类、酰胺类化合物及其转化物等(Bremner and Douglas, 1971; Bundy and Bremner,1973; Martens and Bremner, 1984; MaCarty et al., 1990)。
1.3国外脲酶抑制剂的研究进展20世纪30年代,Rotini报道了土壤脲酶的存在,40年代Cornad指出将某些物质施入土壤可以抑制脲酶活性,延长氮肥的有效期。
到60年代对与脲酶抑制剂的研究开始,到1971年Bromner等人从130多种化合物中筛选出效果较好的脲酶抑制剂为苯醌和氢醌类化合物。
Bundy等(1973)的实验表明苯醌的效果最好。
进入80年代,国际上已开发了近70种有实用意义的脲酶抑制剂,主要包括醌类、多羟酚类、磷酰胺类、重金属类以及五氯硝基苯等。
1996年春,美国IMC-Agrotain公司以Agrotain商标在市场上销售。
Agrotain是固体尿素和硝铵尿素液体肥料的添加剂,其活性成份是NBPT(浓度25%以上),溶剂是含10%N-甲基吡咯烷酮及无毒害的惰性缓冲溶液(Pedrazzini and Fillery )。
在土壤中该产品降解成N、P、S等各种营养成分,其推荐使用量是0.45kg. hm2。
该产品主要应用于播种前,尿素或其它含尿素肥料表施,也可用于追施、侧施、喷施和其它播种后施用。
但是,该产品不能雨前施用,一旦降雨超过20mm,抑制剂的作用将大大降低。
NBPT在那些作物产量潜力高、土壤氮的水平低、土壤和环境条件都对氨的挥发损失有利的土壤上与氮肥配合施用将达到最好的效果(HendricksonLL,1987; Keerthisinghe,1995)。
脲酶抑制剂NBPT能够有效的降低表施尿素或含尿素肥料的挥发损失,但是在作物增产上表现并不稳定(LeeJaeHong,1999,Grant,1999)目前Agrotain的使用主要集中在美国,其中施用作物主要为玉米。
HQ(氢醌)的研究和应用主要集中在我国,80年代初,中国科学院应用生态研究所首先进行了系统研究。
以周礼恺、志明为代表的土壤酶学工作者对氢醌对尿素的水解、氨的释出和挥发、硝化、反硝化、生物固持作用以及HQ和硝化抑制剂DCD在尿素氮行为的协同作用、作物产量、环境效益评价等方面做了大量系统的实验室培养和田间实验(Zhao 1993,Chen,1998,利军等,1995.徐星凯,2000)。
90年代初,开发出长效碳酸氢铵、长效尿素和一系列含尿素长效复料,并申请了专利。
目前含有HQ、DCD和其它抑制剂的长效氮肥增效剂“肥隆”、长效复添加剂NAM等、各种专用肥、冲施肥已经投入生产并大面积推广应用。
进入90年代,研究方向由纯化合物或无机盐转向了天然物质,如腐植酸类。
目前,世界肥料市场上已经申请专利并应用于农业生产的脲酶抑制剂有几十种,但只有NBPT和HQ已经得到了实际应用。
1.4脲酶抑制剂对尿素水解的影响脲酶抑制剂通过抑制脲酶的活性,抑制了尿素的水解,减少氨的挥发损失。
实验表明,尿素在使用后自然挥发速率与土壤的脲酶活性、尿素施用量、温度、土壤水分和土壤pH有关。
研究表明,在非酸性土壤中,通气性良好的条件下,脲酶抑制剂对尿素水解的抑制作用依次是N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)>苯基磷酰二胺(PPD)>氢醌(HQ)(VanCleemput and Wang,1991)。
在施用1%脲酶抑制剂的HQ、PPD和NBPT分别使尿素水解推迟1天、2天和5天以上(Wang et al.,1991),而在非酸性土壤中差别并不明显。
PPD在酸性土壤(pH5.6)上比在碱性土壤(pH7.4)上效果好,而NBPT在碱性土壤上比PPD更有效(Beyrouty at al.,1998)。
NBPT受土壤pH的影响较小,表明NBPT不仅适用于酸性还适用于碱性土壤(王小彬等,1998)。
Byrnes和Amberger的试验表明,NBPT能有效的抑制土壤中尿素的水解。
NBPT在旱田作用效果显著优于水田,这是因为旱田条件下NBPT转化为它的氧化产物(NBPTO)。
田间试验发现,当PPD用量较高(占尿素的0.027%~0.05%)时,脲酶的水解明显受到抑制;当用量较低(占尿素的0~0.013%)时,脲酶的水解几乎不受影响。
1.5脲酶抑制剂对氨挥发的影响氨挥发是因为尿素的迅速水解,土壤中NH4+-N的浓度过高,植物来不及吸收或者土壤没来得及固定,尤其是当pH较高时氨挥发损失非常严重。
Oconnor 的研究表明,NBPT和PPD对于抑制氨的挥发损失效果很显著,但它们对氨的挥发很大程度与土壤类型有关;当NBPT用量很低(占尿素用量的0.01%)就显示了效果,当NBPT用量超过0.1%时就不再有附加效益,在氨易于挥发的条件下,NBPT的效果等同于或好于PPD。
在通气条件下NBPT可使氨的挥发损失从20%减少到3%。
Buresh-RJ等人在菲律宾的水田试验表明,PPD只有在高N水平下才会延缓氨的挥发,而NBPT在各个水平和时期效果均显著。
Bronson-KF等在玉米上的实验显示在施用12天后NBPT(0.5%w/w)降低氨挥发95%~97%,PPD 为19%~30%。
多个试验都显示,NBPT对于玉米尿素表施情况下减少氨挥发造成的氮肥损失很有意义。
PPD对减少稻田作物尿素撒施时氨挥发损失效果显著。
Antisar-LV(1996)等的试验表明尿素表施情况下,抑制剂NBPT和PPD的用量越高抑制氨挥发的效果越好。
Bremner和Chai证明,NBPT和环丙烷甲醛(CPCA)对NH3挥发的抑制效果较好,HQ处理的NH3挥发基本与对照相当,抑制效果最好的NBPT分别比CPCA、PPD和HQ减少NH3挥发6%、3%、45%(Bundy and Bremner,1974)。
据研究,在正常水分条件下,HQ推迟了氨挥发的高峰时间,并在培养前期减少了氨挥发数量,这种现象的产生是由于尿素水解有所延缓和吸附氨量有所增多造成的。
1.6脲酶抑制剂对硝化和反硝化作用的影响尿素水解的另一个结果是由于土壤pH和NH4+-N浓度的上升引起的NO2--N 的累积。
NO2--N的累积可能是因施用尿素导致pH升高,使硝化细菌受到抑制而引起的(Bremene et al,1989;荣华等,1996)。
土壤中将NO2--N氧化为NO3--N 的硝化细菌在NH4+-N浓度较高的碱性条件下比亚硝化细菌更为敏感(Bremene et al,1986)。
嫌气条件下因缺氧而难以检测出NO2--N。
在通气良好的条件下,NBPT 和PPD能降低土壤中NO2--N的累积,增加NO3--N的积累增加。
在嫌气条件下,NO2--N的含量相当低(Wang,1991)。
Bremener(1990)报道,NBPT不仅对尿素水解和减少氨挥发有影响,而且显著影响NO2--N的累积。
NBPT用量为尿素的0.47%时,土壤中NO2--N的累积从11%降低到1%。
Samater A H等(1994,1996)在9种比利时土壤上关于NO2--N积累做了试验,结果表明,当pH>7时土壤显示较高的NH4+-N和NO3--N累积。
王小彬等的试验显示,抑制剂与尿素表施时,因降低了氨的挥发,土壤中NO3--N含量有所增加,而尿素种旁施用时,脲酶抑制剂的有无对土壤NO3--N的含量影响不大。
中国南方酸性水稻土,尿素作为基肥时氮的损失在气温较低的月份以反硝化为主,在温度较高的月份,氨的挥发与反硝化作用同等重要。
在石灰性土壤上,尿素的损失主要是氨挥发与反硝化损失。
Phongan和Freney等在淹水田的研究表明,NBPT、PPD、NBPT+PPD处理,第9天当不加抑制剂的尿素完全水解时,各处理分别以尿素形态保留约42%、38%和46%。
由此认为,如果脲酶抑制剂有效,氮将以尿素形态保留,氮的反硝化会相应的减少。
对氢醌的研究表明,氢醌在4mg. kg-1时,能降低土壤中反硝化细菌的数目,从而减少气态损失,并且随氢醌施用量增加而增强。
但也有研究表明,NBPT和PPD用量为0.47%时,对硝化或反硝化作用无抑制效果。
证明尽管加入PPD使尿素的氨挥发损失明显减少,但却促进反硝化作用增强(Bremner et al.,1986),特别是15N的示踪试验结果表明,不加抑制剂处理的表观反硝化引起的N损失远小于氨的挥发损失,证明大部分被保留的氮并未被反硝化而是被保存在土壤中。