增值尿素对氨挥发和土壤脲酶活性的影响

山东农业科学　2010,6:60～62,71Shandong Agricultural Sciences
收稿日期:2009-12-27
基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(2010-22);国家科技支撑计划(2006BAD10B03、2006BAD10B08、2008BADA4B04);公益性行业(农业)科研专项经费(200803030)。

作者简介:孙凯宁(1985-),男,硕士研究生,主要从事元素循环与环境、新型肥料的研究工作。

E -mail:sunkaining -123@1631com 3通讯作者:李絮花(1964-),女,教授,从事植物营养调控和机理研究。

E -mail:lixh@sdau 1edu 1cn
增值尿素对氨挥发和土壤脲酶活性的影响
孙凯宁1
,袁　亮2
,李絮花
13
,林治安2,赵秉强
2
(11山东农业大学资源与环境学院,山东泰安　271018;21中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京　100081)
摘　要:通过向普通尿素中添加不同类型有机物料增值剂,利用熔融造粒工艺研制出不同类型的增值尿素新产品,在25℃、土壤培养条件下与普通尿素比较,研究了不同类型增值尿素的氨挥发、土壤脲酶活性及二者之间的关系。

结果表明,培养4周后,与普通尿素(U )相比,增值尿素品种F -5和H -5的氨挥发累积量分别减少了1512%和1313%,其中前者推迟了氨挥发高峰出现的时间,两者显著降低了氨挥发的峰值,且在整个培养期表现出了较好的稳定性。

F -5和H -5品种在施肥后的前1周都显著降低了土壤脲酶活性,延缓了尿素态氮在土壤中的转化进程。

与普通尿素相比,F 类和H 类增值尿素在减少氨挥发损失和抑制脲酶活性方面表现效果良好。

关键词:增值尿素;土壤培养;氨挥发;脲酶活性
中图分类号:S14311+4 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2010)06-0060-04
Effects of Value -added Urea on Ammon i a
Vol atili zati on and Soil Urease Acti vity
S UN Kai -ning 1
,Y UAN L iang 2
,L I Xu -hua
13
,L I N Zhi -an 2,Z HAO B ing -qiang
2
(11College of Resources and Environm ent,Shandong A gricultural U niversity,Taian 271018,China;
21Institute of A gricultural Resources and R egional Planning,CAAS,B eijing 100081,China )
Abstract Soil incubati on under 25℃was app lied t o study the a mmonia volatilizati on and s oil urease ac 2tivity of nor mal urea and value -added urea which was manufactured by melted urea with different organic syn 2ergists 1The results showed that the value -added urea F -5and H -5decreased the accumulati on of a mmo 2nia volatilizati on by 1512%and 1313%compared t o the nor mal urea 1The peak of a mmonia volatilizati on was deferred by the treat m ent F -5and the peak value was br ought down by the t w o treat m ents whose variati on curves were relatively stable 1The treat m ent F -5and H -5could inhibit the s oil urease activity and p r ol ong the release ti m e of urea 1Compared with nor mal urea,the effects of F and H value -added urea on the a mmo 2nia volatilizati on reducti on and the s oil urease activity inhibiti on were significant 1
Key words Value -added urea;Soil incubati on;Ammonia volatilizati on;Soil urease activity
尿素是一种中性有机氮肥,是国内外肥料市
场最重要的固体氮肥之一[1]。

通常认为,尿素水解后引起的氨挥发是北方旱田损失尿素氮的主要途径[1～3]。

但在不同土壤条件下,尿素氮的挥发
损失率不同[4～6]。

一般认为,除酸碱度等土壤条件外,尿素氮的
挥发损失主要与土壤脲酶活性有关[7,8]。

脲酶是土壤中的主要酶类之一,对尿素在土壤中的转化和肥效的发挥起着关键作用,脲酶活性强弱直接
影响土壤氨挥发损失[9]。

另据全国化肥网资料
统计,国外氮肥当季利用率为60%～70%,而我国氮肥当季利用率仅为30%～35%,其中以氮的挥发损失最为严重[10]。

可见,如何采取措施减少尿素利用过程中的氨挥发损失成为一个亟待解决的现实问题。

前人在氨挥发及土壤脲酶活性方面的研究主要以普通尿素、缓控释氮肥等为对象,而对于采用熔融造粒工艺并添加有机物料氮肥增效剂研制的新型增值尿素的研究却不多。

本试验以提高氮肥利用率为目标,研究新型增值尿素(中国农业科学院德州新型肥料工程技术中心研制)在室内培养条件下的氨挥发和对土壤脲酶活性的影响,以期为新型增值尿素的开发与应用提供技术支撑和理论依据。

1　材料与方法
111　供试材料及试验地概况
供试肥料:选择3种工业有机废弃物,经提纯、活化,提取水溶性有效成分,同时向水溶液中添加复合增效物质,经进一步筛选、浓缩,获得H、F、T三种尿素增值剂;加热熔融尿素,并向熔融态尿素中加入一定量增值剂,搅拌均匀后,采用油冷工艺制备颗粒肥料试验产品,经甩干、筛分,分别获得增效尿素。

试验共选取H-5、F-5、T-5三个增值尿素样品,其中“5”代表增值剂占尿素的重量百分数;以普通尿素采用相同油冷工艺,在不添加增值剂的情况下制得颗粒尿素(CK)作为对照。

供试土壤:采自中国农业科学院德州实验站禹城试验基地的潮土。

该地区属暖温带大陆性季风气候,日照时数长,光照强度大,年日照时数为2680～2900h,年平均气温12～14℃,无霜期200天左右;多年平均降水量608mm左右。

供试土壤全氮01463g/kg、有机质9169g/kg、速效磷1512mg/kg、速效钾8713mg/kg、pH8163。

112　试验设计
11211　氨挥发试验　氨挥发量的测定采用“静态吸收法”[11]。

施肥量按氮(纯N,下同) 0184g/kg土施入,称取过1mm孔径筛的土壤500g(以干土计),土肥混合均匀,放入规格为15 c m×815c m×1715c m的塑料桶中,调节其含水量为田间最大持水量的60%,用塑料封口膜封口,桶内放入装有2%硼酸10m l的小杯子,以甲基红-溴甲酚绿混合指示剂作为指示剂,用0102 mol/L1/2H2S O4滴定,换算出每次挥发出的纯氮量。

以普通尿素(U)为对照,设4个处理,分别为普通尿素(CK)、H-5、F-5、T-5,重复3次。

置于智能人工气候箱中25℃连续培养,分别在培养后的第1、2、3、4、5、6、7、9、14、27、35天测定氨挥发量。

11212　土壤脲酶活性试验　在设定为25℃的智能人工气候箱中连续培养,施肥量为0121g/kg 土,肥料与过1mm孔径筛的150g土样(以干土计)充分混匀后装入培养杯中,调节土壤含水量为田间持水量的60%,用留有小孔的保鲜膜封口,定期称重、调节土壤水分。

设置4个处理:普通尿素(CK)、H-5、F-5、T-5,重复3次,并于培养的第1、2、4、7、14、28天分别取出杯内土样的1/6用于土壤脲酶活性测定,共需72个杯子。

因调节含水量后土壤略微粘结,因此所取土样需过1mm孔径筛。

113　测定项目及方法
NH3含量:2%H3BO3吸收,0102mol/L1/2 H2S O4滴定。

土壤脲酶活性:采用苯酚钠比色法,以每100 g土NH3-N的微克数表示。

114　数据分析与做图
采用DPS7105和M icr os oft Office Excel2003进行数据处理和做图。

2　结果与分析
211　增值尿素的氨挥发变化规律
由图1可知,在培养的第1～5天,各处理氨挥发变化差异显著,各肥料处理的氨挥发均呈现先升后降的变化规律。

对照在第4天的挥发量达到3105mg/盆,为最高峰值,随后迅速下降,其整条曲线波动幅度最大;T-5处理的峰值为2135 mg/盆,其峰值的出现时间比对照提前1天;H-5处理出现峰值的时间虽与对照同为第4天,但其氨挥发量仅为2105mg/盆,较对照降低3218%,且第1～4天的氨挥发量均小于对照。

F-5处理效果最好,与对照相比,F-5处理推迟了氨挥发峰值出现的时间,且降低峰值达4116%,在第1～5天内,其氨挥发量也均显著低于对照。

第5天
16
　第6期 孙凯宁等:增值尿素对氨挥发和土壤脲酶活性的影响
后,各处理之间的差异不显著。

表明增值尿素在
减少氨挥发量和延缓氨挥发峰值出现时间上有明显效果。

图1　氨挥发动态变化曲线
212　增值尿素对土壤脲酶活性的影响
从图2中可以看出,在整个培养期内,各处理
脲酶活性总的趋势均为先升高后降低。

在7天时间内,不同处理土壤脲酶活性表现出显著差异,F -5处理脲酶活性最低,在第1、2、4、7天时分别
比对照低1917%、1210%、910%、414%;H -5处理介于对照和F -5之间,其趋势线相对平缓,表现出较好的稳定性;T -5处理的脲酶活性在培养的第2～4天略高于对照,这可能是T -5处理氨挥发峰值较对照提前的原因。

在土壤培养的第14天,F -5、H -5和T -5处理的脲酶活性均显著高于对照,分别高出1319%、1118%和814%,这可能与向尿素中添加的有机物料有关,具体原因还需进一步研究。

14天之后各处理趋于一致,在培养的第28天,各处理的脲酶活性几乎达到最低值,且处理间差异不显著,但以F -5处理的脲酶活性相对最高。

图2　土壤脲酶活性的动态变化
3　结论与讨论
杜建军等[12]
应用和本试验相同方法,在31天内分12次测定了尿素的氨挥发速率及总量,结
果表明:尿素在培养后的第4天氨挥发量达到峰值,然后快速下降。

在本试验条件下,各处理的氨挥发在第3～5天达到高峰,这与前人的研究结果较为相似。

增值尿素H -5、F -5和T -5都较对照降低了氨挥发的峰值,且F -5处理延缓了高峰出现的时间。

就整个培养期的氨挥发累积量来看,F -5处理比对照降低了1512%,为最佳处理。

脲酶是土壤中广泛存在的一种酶,能促进尿素水解,与土壤中氮素转化有密切关系,尿素氮的
挥发损失主要与土壤脲酶活性有关[7,8,13]。

与对照相比,新型增值尿素F -5和H -5在前7天内保持了较低的脲酶活性,在第14天和第28天时其脲酶活性均高于对照。

由此可知,这两类新型增值尿素较对照在前7天内可以抑制土壤脲酶的活性,减少尿素氮的转化,降低了土壤中因氨的大量积累而造成的氨挥发损失;其在培养中后期相对较高的脲酶活性,表明新型增值尿素延长了尿素转化的周期,保证其在较长时间内仍有相对较高的肥效,从而有利于提高氮肥的利用率,具有“削峰填谷”的优势。

前人降低土壤脲酶活性的方法主要通过脲酶抑制剂[14]或应用缓/控释尿素[15]
,前者采用对氨基苯磺酸、酚类、醌及取代醌类、磷胺类化合物及其转化物等脲酶抑制剂来降低土壤脲酶活性,从而延缓尿素氮的转化,减少氮损失;后者通过减缓氮素的释放速度,延长氮素的释放周期,从而使土壤脲酶活性维持在较稳定的范围内,以达到提高氮肥利用率的目的。

本试验在培养前7天可以降低土壤脲酶活性的原因可能有以下3种:①增值剂直接抑制了土壤中脲酶的活性。

②增值剂在与尿素熔融过程中发生价键断裂并重新组合,延缓了酰胺态氮的释放,从而减弱了其对脲酶活性的诱导。

③增值剂通过影响其它土壤因子间接影响脲酶活性,比如通过影响有机质含量、土壤微生物活性、土壤pH 等。

具体源于哪种原因或是否存在其它原因还有待进一步研究。

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(下转第71页)
26山东农业科学 2010年　
堆肥有利于叶绿素的合成,提高植株的光合能力。

214　不同处理对番茄产量和品质的影响
由表3可以看出,不同处理的番茄产量,以T3最高,T1、T2居中,均与CK差异显著,分别比CK增产1918%、1012%、1412%,T3增产幅度最大。

由表3还可以看出,树皮堆肥可以显著改善番茄的营养品质,提高可溶性糖和Vc含量,同时提高糖酸比,提高果实风味,减少果实中硝酸盐含量。

表3 不同处理对番茄产量和品质的影响
处理折合66617m2
产量(kg)
可溶性糖
(%)
可滴定酸
(%)
糖酸比
V C含量
(μg/g F W)
硝酸盐
(μg/g F W)
CK428615c2188c0138a7158c26215b18816a T1472513b3130b0136a9158b34116b14917b T2489812b3164a0137a9183a40216a14211c T3513516a3170a0136a10127a43613a13819c
3　讨论与结论
由于普通有机肥速效养分较充足,有利于植株前期的营养生长;而树皮堆肥是在作物生长过程中通过微生物的生命活动分解有机质和矿物质释放养分,不断地供作物生长需要[4],因此前期施用树皮堆肥处理的番茄株高与普通化肥差异不显著,后期则明显促进番茄的生长发育,主要表现在株高、茎粗和叶绿素含量的增加,且差异显著,穴施处理更有利于番茄的生长和增产。

本试验条件下,66617m2穴施5000kg树皮堆肥处理的效果最好。

在番茄生长过程中,保持营养生长与生殖生长的适度与平衡非常关键[7,8]。

树皮堆肥对植物的生长特别是促进根部的产生及根系的发达具有显著作用,在一定程度上可调节作物营养生长和生殖生长之间的关系[4],因而比普通有机肥更为明显地促进了生物量的积累和经济产量的形成。

而且施用树皮堆肥可提高番茄可溶性糖和V C含量,降低硝酸盐含量,从而使番茄果实营养更丰富、口感更佳。

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