生化調(diào)控劑DMPP對土壤氮素流失的影響及其生態(tài)效應(yīng).pdf

1、農(nóng)田土壤氮素的大量流失，致使地表水和地下水的污染日益嚴重。微生物作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其對土壤氮素的遷移轉(zhuǎn)化有著關(guān)鍵性影響。在土壤硝化細菌參與下，伴隨著氨氧化反應(yīng)的發(fā)生，銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為極易流失的硝態(tài)氮，隨降雨經(jīng)徑流和淋溶而污染水體。利用微生物對土壤氮素遷移轉(zhuǎn)化的特異性作用，通過調(diào)控微生物的活性，間接調(diào)控土壤氮素的形態(tài)，從而降低土壤氮素流失，不失為保護生態(tài)環(huán)境的一條有效途徑。生化調(diào)控劑3，4-二甲基吡唑磷酸鹽(3，4-dimeth

2、yl pyrazole phosphate，DMPP)是國際上最近研發(fā)的產(chǎn)品，在德國已經(jīng)經(jīng)過全面的毒理學和生態(tài)毒理學測試，被證明對土壤和作物無毒無害。本項目采用生化調(diào)控劑DMPP，通過其對土壤硝化細菌活性的調(diào)控，開展DMPP降低土壤氮素流失的環(huán)境學機理及生態(tài)效應(yīng)的前沿性研究，為水環(huán)境污染控制與生態(tài)保護提供理論依據(jù)，取得的主要結(jié)論有： 1．添加DMPP抑制劑的尿素在土壤中氮素形態(tài)遷移轉(zhuǎn)化受不同的施氮水平、不同的土壤含水量及不同的C

3、/N比有機物等條件影響。隨著DMPP尿素施氮水平的提高，土壤高銨態(tài)氮含量的時間能得到更長時間的維持，而硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮含量沒有明顯增加；隨著土壤水分含量的增加，施用DMPP尿素表現(xiàn)為氨氧化過程受到更強的抑制，土壤持續(xù)維持高銨態(tài)氮、低硝態(tài)氮及亞硝態(tài)氮含量；添加高C/N比含量的秸稈等有機物與DMPP尿素，表現(xiàn)為降低土壤中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮及亞硝態(tài)氮的含量。使用DMPP抑制劑能顯著抑制土壤氨氧化過程的發(fā)生，使土壤中銨態(tài)氮含量高，硝態(tài)氮及亞硝態(tài)氮含

4、量低。 2．新型抑制劑DMPP顯著影響氮素的垂直遷移轉(zhuǎn)化及淋溶損失。尿素添加1％的DMPP后，與不添加DMPP尿素相比，在60天內(nèi)能有效抑制土壤氨氧化反應(yīng)的發(fā)生，顯著提高20cm以上耕作層土壤水銨態(tài)氮的濃度，降低硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的濃度；20cm以下深層土壤水銨態(tài)氮的濃度與未加DMPP的處理無顯著差異，并沒有明顯導致銨態(tài)氮的垂直遷移；深層土壤水硝態(tài)氮的濃度顯著低于未加DMPP的處理，明顯降低硝態(tài)氮垂直遷移的淋溶損失；隨施氮量增加，

5、添加DMPP尿素的處理，60天內(nèi)土壤水中銨態(tài)氮與硝態(tài)氮的濃度在40cm以下深層剖面并沒有明顯增加，其垂直遷移的淋溶損失差別不大。常規(guī)尿素添加1％的DMPP，可以調(diào)控土壤氮素的遷移轉(zhuǎn)化，有利于土水環(huán)境的保護，降低對地下水氮素污染的潛在風險，具有顯著的生態(tài)效益。 3．尿素添加DMPP抑制劑顯著影響其在菜地土壤中的氮素淋失。在60天內(nèi)，與常規(guī)尿素相比，小粉土和青紫泥DMPP處理硝態(tài)氮的累積淋失量分別降低66.8％和69.4％，銨態(tài)氮淋

6、失量分別高9.7％和6.7％，無機氮分別降低61.2％和63.7％；蔬菜收獲后，土壤0-15cm層無機氮分別增高34.1％和28.2％，土壤中氮素縱向遷移降低?？梢?，DMPP抑制劑施入土壤具有顯著的氨氧化抑制作用，延緩蔬菜地土壤銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，減輕氮素向水體遷移的風險。使用硝化抑制劑DMPP，由于土壤對銨態(tài)氮的強吸附特性，遷移總量低，不會對地下水造成銨態(tài)氮污染的風險。另外，使用DMPP抑制劑可以促進植物對氮素的吸收利用，提高蔬菜的

7、產(chǎn)量及氮素利用率，降低蔬菜中硝酸鹽含量，提高蔬菜品質(zhì)。 4．新型硝化抑制劑DMPP對水稻田面水與氧化層土壤氮素轉(zhuǎn)化和土水界面?zhèn)鬏斶w移及水稻生物學效應(yīng)均有顯著影響。水稻田應(yīng)用添加DMPP的尿素，與常規(guī)尿素處理相比，田面水中銨態(tài)氮的濃度略有增加，硝態(tài)氮及亞硝態(tài)氮的濃度顯著下降，總氮濃度下降，能顯著降低降雨或農(nóng)田排水而引起的地表徑流損失；氧化層土壤能有效吸附銨態(tài)氮，其含量明顯增加，硝態(tài)氮含量下降；與小粉土相比較，青紫泥土壤由于吸附性能

8、強，氧化層土壤銨態(tài)氮含量高，田面水銨態(tài)氮含量低，顯著降低氮素向田面水體的傳輸遷移；使用DMPP抑制劑能促進水稻對氮素的吸收利用，提高氮素利用率，增加水稻的產(chǎn)量；同時有助于活化土壤中的磷，提高水稻對土壤磷的利用率。 5．尿素添加硝化抑制劑DMPP對土壤氮素徑流流失有顯著影響。施氮后可以使土壤中氮素地表徑流的流失量顯著增高，隨時間的延長，無機氮流失量呈下降趨勢；常規(guī)尿素處理的徑流水以硝態(tài)氮和銨態(tài)氮為主要形態(tài)，亞硝態(tài)氮的流失比例也較高

9、，占總無機氮流失的15.7～18.2％，對水環(huán)境存在潛在的污染；應(yīng)用DMPP硝化抑制劑，流失的無機氮中以銨態(tài)氮和硝態(tài)氮為主要形態(tài)，亞硝態(tài)氮的含量極低，并且隨時間的延長，銨態(tài)氮流失表現(xiàn)為下降，硝態(tài)氮流失表現(xiàn)有所增加的趨勢；尿素添加DMPP抑制劑，可使徑流水樣中無機氮的流失下降39.0％～44.8％，有助于土壤氮素的保持，降低農(nóng)田施氮對水環(huán)境所造成的生態(tài)污染。 6．施肥水平、土壤類型、水分含量及添加不同的碳氮比有機物對含抑制劑DMP

10、P的尿素氨氣態(tài)逸失有重要影響。隨著施肥量的增加，氨氣態(tài)逸失量呈上升的趨勢；DMPP尿素的氨氣態(tài)逸失在不同的土壤中差異很大，在肥力高的堿性土壤中氨氣態(tài)逸失嚴重，與常規(guī)尿素相比，氨氣態(tài)逸失有顯著增加；而在酸性紅壤和CEC高的青紫泥土壤中氣態(tài)逸失量較低，與常規(guī)尿素相比，氨氣態(tài)逸失無顯著差異；土壤水分含量對DMPP尿素的氨逸失有顯著影響，在含水量為田間飽和持水量的50％和80％時，氨氣態(tài)逸失損失較低，而在飽和持水量時氨氣態(tài)逸失最嚴重：DMPP尿