土壤硝化作用的抑制剂调控及其机理
硝化抑制剂的机理
硝化抑制剂的机理
硝化抑制剂的机理主要是通过抑制铵态氮转化为硝态氮的过程，从而提高肥效，并减少硝态氮和亚硝态氮的淋溶和反硝化的氮肥损失。
硝化抑制剂的作用原理是：氮肥施入土壤后，在土壤微生物的作用下，进行硝化作用，即由铵态氮转化为硝态氮的过程。
硝化抑制剂的主要作用就是抑制这一过程，从而使得施入土壤中的氮素大部分以铵态氮形态存在，降低了土壤中硝态氮的含量。
同时，由于硝态氮是土壤中反硝化作用的底物，硝化抑制剂降低了硝态氮的含量，也即抑制了反硝化作用，从而减少氮肥的损失。
硝化抑制剂的作用机理不尽相同，概括来讲，抑制途径主要包括：
抑制土壤中的亚硝化、硝化、甚至反硝化过程，从而阻碍了NH4+向NO2-、NO3-转化过程。
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。
通过抑制氨氧化过程中酶的活性，或者氨氧化细菌的生长来抑制硝化作用的。
不同硝化抑制剂作用机理不尽相同，具体如下：
氰胺类、含氮杂环化合物、含硫化合物、烃类及其衍生物等都是常见的硝化抑制物。
废水中氨氮以非离子氨和离子氨两种状态存在，而氨单加氧酶是氨氧化过程中关键酶之一，能利用非离子氨，而不能利用离子氨。
土壤pH、温度和溶解氧等都是影响硝化作用的重要因素。
抑制生物硝化的物质浓度及其它影响因素!至少这两点你没想到!
抑制生物硝化的物质浓度及其它影响因素！至少这两点你没想到！抑制生物硝化的物质浓度及其它影响因素！至少这两点你没想到！一、对硝化细菌生长及对硝化产生影响物质汇总有毒物质对活性污泥的抑制浓度(mg/L)抑制生物硝化的一些有机物抑制硝化的一些重金属和无机物浓度二、其他硝化反应影响因素1、污泥负荷F/M和泥龄SRT生物硝化属低负荷工艺，F/M一般都在0.15 kgBOD/(kgMLVSS·d)以下。
负荷越低，硝化进行得越充分，NH3-N向NO3—-N转化的效率就越高。
有时为了使出水NH3-N非常低，甚至采用F/M为0.05kgBOD/(kgMLVSS·d)的超低负荷。
与低负荷相对应，生物硝化系统的泥龄SRT一般较长，这主要是因为硝化细菌增殖速度较慢，世代期长，如果不保证足够长的SRT，硝化细菌就培养不起来，也就得不到硝化效果。
实际运行中，SRT控制在多少，取决于温度等因素。
但一般情况下，要得到理想的硝化效果，SRT至少应在15d以上。
2、回流比R与水力停留时间T生物硝化系统的回流比一般较传统活性污泥工艺大。
这主要是因为生物硝化系统的活性污泥混合液中已含有大量的硝酸盐，如果回流比太小，活性污泥在二沉池的停留时间就较长，容易产生反硝化，导致污泥上浮。
生物硝化系统曝气池的水力停留时间Ta一般也较传统活性污泥工艺长，至少应在8h之上。
这主要是因为硝化速率较有机污染物的去除速率低得多，因而需要更长的反应时间。
3、溶解氧DO硝化工艺混合液的DO应控制在2.0 mg/L，一般在2.0~3.0 mg/L 之间。
当DO小于2.0 mg/L时，硝化将受到抑制；当DO小于1.0 mg/L 时，硝化将受到完全抑制并趋于停止。
生物硝化系统需维持高浓度DO，其原因是多方面的。
首先，硝化细菌为专性好氧菌，无氧时即停止生命活动，不像分解有机物的细菌那样，大多数为兼性菌。
其次，硝化细菌的摄氧速率较分解有机物的细菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化细菌将“争夺”不到所需要的氧。
硝化抑制剂施用对水稻产量与氨挥发的影响
土 壤 (Soils), 2015, 47(6): 1027–1033①基金项目：国家青年科学基金项目(31201686, 41401345)，土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放基金项目(Y412201425)和江苏省农业科技自主创新资金项目(CX(14)2050)的资助。
* 通讯作者(wmshi@)作者简介：孙海军(1987—)，男，山东潍坊人，博士，实验师，主要从事氮素养分循环与环境效应研究。
E-mail: ww018150@DOI: 10.13758/ki.tr.2015.06.003硝化抑制剂施用对水稻产量与氨挥发的影响①孙海军1, 2, 3，闵 炬2，施卫明2*，冯彦房4，李卫正1，初 磊3(1 南京林业大学现代分析测试中心，南京 210037；2 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所)，南京 210008；3 南京林业大学南方现代林业协同创新中心，南京 210037；4 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，南京 210014)摘 要：通过田间微区试验，应用15N 标记技术研究两个施氮水平下硝化抑制剂CP 施用对水稻产量、氮素利用率、氮素土壤残留和氨挥发的影响。
结果表明：与推荐施氮处理(240 kg/hm 2)相比，减氮处理(180 kg/hm 2)水稻产量明显降低，但是减氮处理下施用硝化抑制剂CP 后增产15.2%，差异显著，并且达到了推荐施氮处理下的产量水平。
而推荐施氮处理下施用硝化抑制剂对水稻产量反而没有显著影响。
施用硝化抑制剂可显著提高11.1% ~ 25.0% 的15N 吸收与利用效率，同时15N 平衡计算结果表明稻田施用硝化抑制剂减少了21.7% ~ 28.1% 的硝化-反硝化、径流等途径15N 损失，这可能是CP 施用增加水稻产量的机理之一。
然而，施用硝化抑制剂会增加54.7% ~ 110.6% 的氨挥发排放。
因此，在水稻生产过程中施用硝化抑制剂CP 时要进一步减施氮肥才有明显的增产效果，同时还需要采取一定的措施来控制氨挥发。
硝化抑制剂的施用效果、影响因素及其评价
释放的乙炔对硝化作用的抑制， 以及乙炔在土壤中 的还原产物乙烯发挥的类似激素的作用， 使小麦、 水 稻和棉花 的 生 物 量、 产量及氮素利用率均显著提
［ $< = $> ］ ［ 8* ］ 高 , 但 6??@0?A 等 的研究则表明， 565 的施
用不会影响牧草体内的 # 浓度和 # 累积量， 这可能 与试验期间氮肥施用量较高或 # 素损失较少， 从而 保证了牧草生长期间充足的 # 素供应有关, !" &$ 对作物产量和品质的影响 与作物对 # 吸收的影响相似， 硝化抑制剂的施 用对作物 产 量 和 品 质 的 影 响 也 存 在 较 大 差 异, 5.
［ $］ 等 研究表明， 当 565 施用量为 !* Hale Waihona Puke !" @B ・ C2 = $
!" #$ 对硝酸盐淋溶损失和温室气体排放的影响 由于硝化抑制剂的施用可以有效调控土壤 # 素转化， 显著降低土壤硝化作用速率和硝酸盐累积， 因此， 尽管其施用效果受 # 源、 施 # 量、 施 # 时间、 灌溉水 （ 或降雨） 量、 作物种类等多种因素的影响， 但众多研究结果均表明， 硝化抑制剂的施用对减少 硝酸盐淋溶损失 （ 表 !） 和温室气体排放， 特别是氮 氧化物排放方面 （ 表 $） 作用显著, !" %$ 对作物氮素吸收利用的影响 有关硝化抑制剂的施用对作物 # 素吸收利用
硝化抑制剂的施用效果、 影响因素及其评价 !
孙志梅 # 武志杰
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# 陈利军 # 马星竹
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（ ! 中国科学院沈阳应用生态研究所，沈阳 !!%%!& ；" 河北农业大学资源与环境学院，河北保定 %’!%%! ；$ 中国科学院研究生
影响土壤反硝化作用的因素
河南农业2015年第9期（上）土壤反硝化作用包括生物反硝化过程和化学反硝化过程，以生物反硝化过程最为重要。
生物反硝化过程是指微生物在无氧、或者微量氧供应条件下的硝酸呼吸过程，其中，反硝化微生物将NO 3-、NO 2-或者N 2O 作为呼吸过程的末端电子受体，并将其还原为NO 2-、NO 、N 2O 或者是N 2。
一、土壤反硝化作用概述通常所说的土壤反硝化作用主要是指土壤生物反硝化过程。
反硝化的基本过程是：NO 3-→NO 2-→NO →N 2O →N 2反硝化作用发生 的总的要求是：一是存在具有代谢能力的反硝化微生物。
二是合适的电子供体，如有机C 化合物、还原态S 化合物或分子态氢（H 2）。
三是嫌气条件或O 2的有效性受到限制。
四是N 的氧化物，如NO 3-、NO 2-、NO 或者N 2O 作为末端电子受体。
只有上述条件同时满足时，反硝化才能进行。
反硝化通常在厌氧条件下发生，但在微厌氧条件下也能发生好气反硝化，即异养硝化细菌利用NH 4＋氧化而来的NO 2-作为电子受体，将其还原为N 2O 和N 2 的过程，某些情况下可成为N 2O 或N 2的主要产生途径。
二、影响土壤反硝化作用的因素凡是影响到土壤微生物生长与活性的因素都会影响到土壤反硝化作用的进行，而且这些因素在单独起作用的同时还错综复杂的影响反硝化作用的进行。
（一）通气与水分状况反硝化作用是在嫌气条件下进行的微生物学过程，因而受到土壤水分和通气状况的制约。
实验室研究表明，当土壤水分含量低于60%时，反硝化作用非常微弱，不受NO 3-供应的限制。
与常规耕作土壤相比，免耕土壤有较多的土壤水分和较小的空隙度，生物反硝化作用强于耕作土壤。
免耕也比传统耕作导致更高的土壤表层C 累积，从而增强反硝化作用，这主要是因为免耕条件下表层土壤含水量因有作物残茬覆盖而较高，从而促进了反硝化。
（二）温度反硝化作用可以在较宽的温度范围内进行。
在温度低至-2~-4℃时，反硝化作用也可以进行，当温度>5℃时，反硝化作用可以明显的进行，反硝化作用进行的最佳温度是在30~67℃。
德国新型硝化抑制剂DMPP
安徽农学通报，ＡｎｈｕｉＡｇｒｉ．Ｓｃｉ．Ｂｕｌｌ．２００７，１３（１２）：４６—４８德国新型硝化抑制剂ＤＭＰＰ茶正早林钊沐罗微（中国热带农业科学院橡胶研究所，海南儋州５７１７３７）摘要：本文对来自德国的新型硝化抑制剂ＤＭＰＰ的理化性质、作用机理及应用效果等方面进行了综述，并讨论了ＤＭＰＰ在农业应用中所存在的优缺点。
关键词：硝化抑制荆；ＤＭＰＰ；特性；作用机理；应用效果中图分类号Ｑ９４６．８８５文献标识码Ｂ文章编号１００７—７７３１（２００７）１２～４６—０３硝化抑制剂（ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒ）是具有抑制亚硝化细菌（Ｎｉｔｒｏｓｍｏｎａｓ）等活动功能的一类物质。
它在土壤中能抑制亚硝化、硝化、反硝化细菌的活性，从而阻碍ＮＨ。
一Ｎ向ＮＯ，一Ｎ转化，控制土壤中的氮尽量以ＮＨ。
一Ｎ的形式存在，减少氮肥以ＮＯ，一Ｎ形式淋失及脱氮后以气体状态释放到大气中。
因此硝化抑制剂在提高氮肥利用率，增加作物产量和改善作物品质的同时，能降低施肥对地下水及大气的污染。
在环境污染日益严重和大量施用化肥的今天，硝化抑制剂研制与应用日益受到人类的高度重视。
自１９６２年Ｇｏｒｉｎｇｕｏ首次提出氮吡啶作为硝化抑制剂后，新的硝化抑制剂不断问世，至今人类已经发现以吡唑、嘧啶、吡啶、噻唑、硫脲和酰胺类化合物等为主的硝化抑制剂几百种，但目前只有两种硝化抑制剂能在农业生产中规模化推广应用，它们即是双氰胺（ＤＣＤ）和２一氯～６一（三氯甲基）吡啶（ｎｉｔｒａｐｙｒｉｎ）旧１。
可是，双氰胺和２一氯一６一（三氯甲基）吡啶也存在着明显的缺陷，双氰胺只有在施用量达１５—３０ｋｇ／ｈｍ２时才有效，这导致其费用较高；２一氯一６一（三氯甲基）吡啶本身是含氯的有机物，在土壤中长期施用时，会对环境产生不良影响‘４’５ｏ。
因此，各国科研人员都在致力于寻求新的、理想的硝化抑制剂。
近年来德国ＢＡＳＦ公司研制出了名为ＤＭＰＰ的硝化抑制剂，该硝化抑制剂于１９９９年得到德国政府的批准后’３１，在德国及欧洲进行大量的田间应用试验，这些试验结果表明：ＤＭＰＰ是一种高效、安全、无毒和较廉价的硝化抑制剂。
硝化抑制剂对土壤的硝化抑制效应与其微生物作用机理
ABSTRACT【Objective】Nitrate is a dominant form of N in arid soil. Employing nitrification inhibitors is very conventional way to inhibit soil nitrification rate and control soil NH4+/NO3- supply ratio as well as improve N fertilizer use efficiency. In the present research, incubation and pot experiments were conducted to compare nitrification rate dose-dependent effects of 3 different types nitrification inhibitors on sandy, loamy and clayey soils condition. The aim of this paper is to find out the nitrification inhibitor reasonable amendment dosages, the biological effects of different nitrification inhibitors on pakchoi plant growth, nitrogen nutritional status. Furthermore, the response of soil key enzymes and soil microorganism communities which involved in soil nitrogen transformation was also studied by means of enzymological as well as soil microbial molecular method in this study. All knowledge about our research work is helpful to make further understand nitrification inhibitor occurred mechanisms and its biological effect in soil-plant system, meanwhile. Also, our research result will provide fundamental theoretical support for optimum soil NH4+/ NO3- supply ratio and NI extend application under drip irrigation condition in Xinjiang.【Method】This study compared the effects of 3 different types nitrification inhibitors in 3 soils with different soil textures in Xinjiang by using laboratory simulation test to understand the impacts of different types and doses of nitrification inhibitors on soil inorganic nitrogen transformation (NH4+, NO3-) and on soil nitrification process and the rate of apparent soil nitrification, and select out the suitable nitrification inhibitor for different soil textures and the right dosage applied. Meanwhile, the optimum dosages of different nitrification inhibitors biological effect of on pakchoi plant were compared in pot experiments. Soil enzymological method and soil microbial m olecular method(DNA-PCR-DGGE) was employed to measure soil biological reactions on different nitrification inhibitors.【Result】1) DCD exerted significant inhibitory effects on nitrification on all three types of soil texture tested(i.e. sandy, loamy and clayey soil). For instance, nitrification inhibition rates ranged from 96.5% to 99.3% on the loamy soil, from 34.0% to 85.6% on clayey soil and from 49.3% to 79.4% on the loamy soil. Among the three types of soil texture, the rates of nitrification inhibition by DCD were in the order of sandy soil > clayey soil > loamy soil. Soil nitrate concentration merely increased by 1.9～10.7 mg·kg-1 with DCD application rates elevated from 1% to 7%, indicating that DCD has no obvious dose effect on the sandy soil. However, soil nitrate concentration decreased sharply with increasing supply levels of DCD, and marked dose effect was observed on the loamy and clayey soils. Soil nitrification could be significantly inhibited through application of DCD on calcareous soils and the optimal recommended DCD application rates based on pure N were 6%, 7% and 7% on sandy, clayey and loamy soil, respectively.2) DMPP exerted significant nitrification effects on all three types of soil texture (i.e. sandy, loamy and clayey soil). For instance, nitrification inhibition rates ranged from 96.2% to 99.7% on the sandy soil. Among the three types of soil texture, the rates of nitrification inhibition by DMPP were in the order ofsandy soil > loamy soil > clayey soil. Nitrification inhibition of different doses of DMPP is significantly different, for example, nitrification inhibition rate on the sandy soil was more than 99% except for the treatments with 3%, 3.5% and 6% DMPP added. The highest nitrification inhibition rates were found in the treatments with 2% and 3% DMPP added in loamy soil, and in the treatments with 3.5%, 4% and 5% DMPP added in the clayey soil.3) Nitrapyrin (Type 1) exerted significant nitrification effects on all three types of soil texture. Nitrification inhibition rates ranged from 98.9% to 99.9% in the sandy soil, from 41.7% to 99.6% in the loamy soil, from 48.2% to 81.7% in the clayey s oil. Among the three types of soil texture, the rates of nitrification inhibition by Type 1 were in the order of sandy soil > loamy soil> clayey soil. Type 1 nitrification inhibitor had no obvious dose effect on the sandy soil. However, soil nitrate concentration decreased sharply with increasing supply levels of Type 1, and marked dose effect was observed on the loamy and clayey soils. From our study, it can be concluded that soil nitrification could be significantly inhibited through application of Type 1 on calcareous soils and the optimal doses recommended for Type 1 were 0.1%, 0.25% and 0.3% (based on amount of Urea)on the sandy, clayey and loamy soil, respectively.4) Nitrapyrin (Type 2) exerted significant nitrification effects on all three types of s oil texture. Nitrification inhibition rates ranged from 97.9% to 99.7% in the sandy soil, 40.2% to 95.5% in the loamy soil, and 38.9% to 92.2% in the clayey soil. Among the three types of soil texture, the rates of nitrification inhibition by Type 2 were in the order of sandy soil > loamy soil> clayey soil. Type 2 nitrification inhibitor had no obvious dose effect on the sandy soil. However, soil nitrate concentration decreased sharply with increasing supply levels of Type 2, and marked dose effect was observed on the loamy and clayey soils. From our study, it can be concluded that soil nitrification could be significantly inhibited through application of Type 2 on calcareous soils and the optimal Type 2 doses recommended were 0.1%, 0.4% and 0.45% (based on amount of Urea)on the sandy, clayey and loamy soil, respectively.5) There was no significant inhibitory effect on nitrification on the sandy soil between any two of the 4 kinds of nitrification inhibitors tested (7% DCD, 1% DMPP, 0.25%Type 1, and 0.1% Type 2). The effect of nitrification inhibitors was in the order of 0.5% Type 1 > 1% DMPP > 0.4% Type 2 > 7% DCD in the loamy soil and 1% DMPP > 0.45% Type 2 > 7% DCD > 0.3% Type 1 in the clayey soil.6) The p rocess of soil NH4+ transferred into NO3- was significantly inhibited, and the nitrificationinhibitory effect was in the order of DMPP > Nitrapyrin > DCD based on the application rate recommended, no matter the N fertilizer applied is urea or ammonia sulphate,7) Application of nitrification inhibitors could improve the activities of soil catalase, protease, nitrate reductase, hydroxyl proposed reductase, amine reduction enzyme and reduce the activity of soil urease. The microbial structural diversity of ammonia-oxidizing bacteria and archaea amoA affected by application of nitrification inhibitors.8) Compared with Urea or ammonia sulphate, application of nitrification inhibitors with N fertilizers could increase the yield and quality of pakchoi, improve root activity and leaf SPAD value, but reducenitrate content in leaves and leafstalks.For example, at the early stage (15 days) nitrate content in leaves of packoi was 10.8%, 17.8% and 1.6% lower in treatments with Urea+DCD, Urea+DMPP and Urea+Nitrapyrin than in the treatment with equal amount of Urea o nly, compared to 3.7%, 14.3% and 1.0% in nitrate content of leafstalk. Nitrate content in leaves of packoi was 11.2%, 22.6% and 8.9% lower in the treatments with ASN (ammonia sulphate)+DCD, ASN+DMPP and ASN+Nitrapyrin than in the treatment with equal amount of ammonia sulphate only, compared to 24.0%, 22.6%, 14.8% in leafstalk. Compared with Urea, the yield and biomass dry weight of packoi plant significantly enhanced with nitrification inhibitors (DCD, DMPP and Nitrapyrin) application treatment.【Conclusion】1) Application of nitrification inhibitors (DCD, DMPP and Nitrapyrin) could inhibit nitrification in soil. Among the three types of soil texture, the effect s of nitrification inhibition by DCD were in the order of sandy soil > clayey soil > loamy soil, when that were sandy soil > loamy soil> clayey soil by Nitrapyrin and DMPP. The effect s of nitrification inhibition by different types of NI were DCD < Nitrapyrin<DMPP in the same does.2) Within the NI concentration range of 1%～7% for DCD(based on pure N) and of 0.1%～0.5% for nitrapyrin (based on amount of Urea), a marked nitrification inhabitation dosage effect was observed on the loamy and clayey soil. DMPP application rates elevated from 1% to 7%, indicating that D MPP has no obvious dose effect on the three types of soil texture. There has marked dose effect on loamy and clayey soil only in low application rates of Nitrapyrin (Type 1, 0.1% to 0.25%), when there has no obvious dose effect on high rates (higher than 0.25%). From our study, it can be concluded that the optimal doses recommended for Nitrapyrin (Type 1) were 0.25% (based on amount of Urea).- content in3) Application of nitrification inhibitors (DCD, DMPP and Nitrapyrin) could reduce NO3leaves and leafstalks, but increase the yield and quality of pakchoi, improve root activity and leaf SPAD value.4)Application of nitrification inhibitors could significantly affect the enzyme activity of soil nitrogen transformation and the ammonia-oxidizing bacteria and ammonia-oxidizing archaea community structure and genetic diversity.Keywords: Nitrapyrin; Nitrate; Ammonium; Nitrification inhibition rate; Nitrification Inhibitor; Nitrification缩略词及符号简写中文名称备注TTC 2, 3, 5-三苯基四唑氯化物2, 3, 5 - triphenyl tetrazolium chloride AOA 氨氧化古菌Ammonia oxidation archaeaAOB 氨氧化细菌Ammonia oxidation bacterialDCD 双氰胺DicyandiamideDMPP 3, 4-二甲基吡唑磷酸盐3, 4-dimethylpyrazole phosphate ASN 硫酸铵Ammonium sulphateDMPZP 3, 5-二甲基吡唑磷酸盐3, 5-dimethylpyrazole phosphate PCR 聚合酶链式反应Polymerase chain reactionDGGE 变性梯度凝胶电泳Denaturing gradient gel electrophoresis NI 硝化抑制剂Nitrification Inhibitor石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
化肥硝化抑制剂
硝化抑制剂编辑词条中文名硝化抑制剂别称氮肥增效剂外文名nitrification inhibitor ;类型添加剂目ﻫ录•1简介•2常用得硝化抑制剂•３硝化抑制剂得农业效应研究•4试验主要结果如下简介编辑它们能够选择性地抑制土壤中硝化细菌得活动,从而阻缓土壤中铵态氮转化为硝态氮得反应速度。
铵态氮可被土壤胶体吸着而不易流失,但就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。
反应得速度取决于土壤湿度与温度。
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,能够减少氮素得损失,提高氮肥得利用率、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得作用外,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、地下水与环境得污染。
但在某些情况下,硝化抑制剂对作物得增产效果不够稳定。
硝化抑制剂有２-氯－６—(三氯甲苯)吡啶(又称西吡),代号为(P)、脒基硫脲(ASU)、双氰胺(DCＤ)、2—甲基-4,6－双(三氯甲苯)均三嗪(MDCT)、2—磺胺噻唑(ＳＴ)等。
例:硝化抑制剂含量％≥ ９９.5水分%≤ 0.３0灰分％≤0.0５熔点°C 2０９—２1２含钙量(ppm)≤350性状白色晶体,相对密度1、40,熔点２0２—２１2°C,溶于水与乙醇,微溶于乙醚与苯。
干燥时性能稳定,不可燃。
用途添加到化肥中作为硝化抑制剂使用。
常用得硝化抑制剂编辑常用得硝化抑制剂有:①商品名为N-Ｓｅｒve得硝化抑制剂,就是2—氯－6-(三氯甲基)吡啶,施入土壤得最低浓度为0.5~10ｐｐｍ时,有效时间为６周;②叠氮化钾(含２％~6%得硝酸钾)可溶于无水氨中施用;③日本商品名为AM得硝化抑制剂就是2—氨基－４—氯—9－甲基吡啶。
211237175_不同土壤条件下施用硝化抑制剂DMPG对葡萄生长和品质的影响
doi：10.11838/sfsc.1673-6257.22038不同土壤条件下施用硝化抑制剂DMPG对葡萄生长和品质的影响叶英新1，张文静2，马 宾1，张登晓2*，朱佳颖1，王 术1，赵 龙3，王 璐3（1．中航化肥有限公司，北京 100029；2．河南农业大学资源与环境学院，河南 郑州 450002； 3．青海中航资源有限公司，青海 德令哈 817000）摘 要：为探究在不同土壤条件下新型硝化抑制剂3，4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPG）对鲜食葡萄生长的影响，以西昌克伦生和秦皇岛玫瑰香2个葡萄品种为研究对象，在田间试验条件下采用多点试验方法，研究DMPG对土壤养分、葡萄生长性状和品质的影响。
结果表明：配施0.35%DMPG对土壤铵态氮和硝态氮含量均有显著影响，较CK处理土壤NH4+-N含量增加17.58%～26.06%，NO3--N含量降低11.72%～27.42%；但对土壤pH、有效磷和速效钾无明显影响。
DMPG处理对克伦生和玫瑰香叶绿素含量、叶面积和叶片厚度均有促进作用，与CK相比，克伦生和玫瑰香叶面积平均分别增加11.32%和9.85%，叶片厚度平均分别增加9.05%和16.22%。
同时，DMPG 处理可提高葡萄果实纵横径、百粒重和可溶性固形物含量，西昌克伦生3个试验点果实纵径、横径分别显著增加7.2%～11.04%、7.10%～9.82%，百粒重平均提高29.14%，而秦皇岛玫瑰香效果不显著。
因此，在葡萄种植中施用DMPG能够调控土壤氮素养分，改善土壤肥力，促进葡萄植株生长和提升果实品质。
关键词：硝化抑制剂；DMPG；葡萄；土壤理化性状；生长性状；品质近年来，氮肥在农业生产中的应用与粮食安全、气候变化和生态环境等问题的关系越来越受到国际社会的广泛关注［1］。
氮素是作物生长所必须的大量营养元素。
我国作为世界上最大的氮肥消费国，在农业生产实践中过量施用氮肥的现象相当普遍，不合理施肥导致大量氮素以氨挥发、淋洗和径流、反硝化等形式进入大气和水体中，造成环境问题，同时过量施肥导致氮肥利用率低以及作物品质下降等问题［2-3］。
抑制剂包膜尿素对石灰性土壤硝化及相关酶活性的影响
胡 丹，李培楚，康丽霞，等．抑制剂包膜尿素对石灰性土壤硝化及相关酶活性的影响［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（１５）：２３１－２３８．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２３．１５．０３２抑制剂包膜尿素对石灰性土壤硝化及相关酶活性的影响胡 丹，李培楚，康丽霞，张淑英，刘 涛（石河子大学农学院，新疆石河子８３２００３） 摘要：通过研究硝化抑制剂包膜尿素施入３种质地的石灰性土壤后铵、硝含量动态以及相关酶活性的变化，明确其对石灰性土壤氮转化及生物学活性的影响。
采用室内模拟培养试验，设置不施氮肥（ＣＫ）、施用尿素（Ｕ）和抑制剂包膜尿素（ＣＰＣＵ）３个处理，每个处理４次重复。
尿素与沙、壤、黏３种质地的石灰性土壤以５００ｍｇ（Ｎ）／ｋｇ（干土）混施后在３２ｄ内基本完成硝化作用；同等含氮量的抑制剂包膜尿素与以上３种质地土壤混施后硝化时间延长至６４ｄ，且土壤铵态氮（ＮＨ＋４－Ｎ）含量明显高于尿素处理，硝化抑制率达７４．０２％～７５．９６％，不同质地土壤的硝化抑制作用表现为黏土＞壤土＞沙土，但差异不明显。
施用尿素增加了土壤氮转化相关酶的活性，施用抑制剂包膜尿素则降低了部分处理的土壤蛋白酶、脲酶及羟胺还原酶活性，提高了土壤亚硝酸还原酶和硝酸还原酶活性。
土壤铵、硝态氮含量与土壤氮转化相关酶活性存在一定的关联，其中，铵态氮含量与蛋白酶活性呈极显著负相关关系（Ｐ＜０．０１），硝态氮含量与蛋白酶活性相关性不显著；土壤铵、硝态氮含量与土壤羟胺还原酶活性相关性不显著，与土壤亚硝酸还原酶和硝酸还原酶活性呈极显著正相关关系。
抑制剂包膜尿素的施用抑制了石灰性土壤的硝化作用，在一定程度上降低了土壤蛋白酶和脲酶活性，从而间接抑制了有机氮矿化和尿素水解，提高了土壤亚硝酸还原酶和硝酸还原酶活性，从而减少氮淋失。
关键词：硝化抑制剂；铵态氮；硝态氮；土壤酶；硝化；石灰性土壤；酶活性 中图分类号：Ｓ１５１．９；Ｓ１５８．５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２３）１５－０２３１－０７收稿日期：２０２２－１０－０３基金项目：国家自然科学基金（编号：４２０６７０２１）；石河子大学高层次人才科研启动项目（编号：ＲＣＺＫ２０１９２７）。
三种硝化抑制剂抑制土壤硝化作用比较及用量研究
０ ． ４ ５ ％和 ０ ． ５ ％，三种 硝化抑 制剂均设 ｌ Ｏ个 水平 ，每个 水平 ３次 重复 。盆栽 试验氮加 入量为每公 斤风干 土 ０ ． ５ Ｏ ｇ ，三种硝 化抑制剂用量分别 为纯氮用量 的 ５ ％、１ ％、０ ． ６ ４ ８ ％。调查 比较 了三者的硝化抑制效果及对 土壤氮素转 化 的影 响及其 对小 青菜 鲜重 的生物 学效应 ；采用 变性 梯度 凝胶 电泳 （ ＤＧＧＥ ） 法 分析 了不 同硝 化抑 制剂对 土壤
应 。０ ． ２ ５ ％￣０ ． ５ ％ Ｎｉ ｔ ｒ ａ ｐ ｙ ｒ ｉ ｎ的硝化 抑制 率 为 ９ ８ ． ９ ％～ ９ ９ ． ９ ％ ，其硝 化抑 制效 果 与 ＤＭＰ Ｐ处理 相 同。ＤＣＤ、
Ｄ ＭＰ Ｐ 、Ｎｉ ｔ ｒ ａ ｐ ｙ ｒ ｉ ｎ处理的小青菜 地上部分鲜重 分别 比氮肥处 理 （ ＡＳ Ｎ ） 提高 了 ｌ ２ ． ７ ％、１ １ ． １ ％、１ ７ ． ６ ％。施用硝化 抑 制剂 可改 变土 壤 ＡＯＡ和 ＡＯＢ群 落结 构 ，且对 ＡＯＡ 群 落结构 的影 响大 于 ＡＯＢ，不 同硝 化 抑制剂 之 间对
Ｗ ＡＮＧ Ｘｕ ｅ — ｗｅ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｔａ ｏ ， ＣＨＵ Ｇｕ ｉ ． ｘ ｉ ｎ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ａ ｇ ｒ ｏ ｎ ｏ ｍ ｙ ， Ｓ ｈ ｉ ｈ ｅ ｚ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ￣ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄＣ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐＫ ｅ ｙＬ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙｏ ｆＯ ａ ｓ ｉ ｓ Ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ
Ａ Ｏ Ａ、 Ａ Ｏ Ｂ群落结构的影响。 【 结果 】 Ｄ Ｃ Ｄ、Ｄ ＭＰ Ｐ 、Ｎ ｉ ｒ ｔ ａ ｐ ｙ ｒ ｉ ｎ 均可显著抑制土壤硝化作用 （ 尸＜Ｏ ． ０ ５ ） ，各硝
2021年化肥硝化抑制剂
硝化抑制剂欧阳光明（2021.03.07）编辑词条硝化抑制剂（nitrification inhibitor），又称氮肥增效剂(nitrogen fertilizer synergist)，一类对硝化细菌有毒的有机化合物。
加入铵态氮肥中以抑制土壤内亚硝酸细菌对铵态氮的硝化，从而减少铵态氮转中文名硝化抑制剂别称氮肥增效剂外文名nitrification inhibitor ；类型添加剂目录•1简介•2经常使用的硝化抑制剂•3硝化抑制剂的农业效应研究•4试验主要结果如下简介编辑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响速度。
铵态氮可被土壤胶体吸着而不容易流失，可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。
反响的速度取决于土壤湿度和温度。
低于10°C时，硝化反响速度很慢；20°C以上时，反响速度很快。
除水稻等某些作物在灌水条件下能够直接吸收铵态氮外，大都作物吸收硝态氮。
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响速度，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。
但在某些情况下，硝化抑制剂对作物的增产效果不敷稳定。
硝化抑制剂有2氯6(三氯甲苯)吡啶(又称西吡)，代号为(P)、脒基硫脲(ASU)、双氰胺(DCD)、2甲基4,6双(三氯甲苯)均三嗪(MDCT)、2磺胺噻唑(ST)等。
例：硝化抑制剂含量%≥ 99.5水分%≤ 0.30灰分%≤ 0.05熔点°C 209212含钙量(ppm)≤ 350性状白色晶体，相对密度1.40，熔点202212°C，溶于水和乙醇，微溶于乙醚和苯。
干燥时性能稳定，不成燃。
用途添加到化肥中作为硝化抑制剂使用。
脲酶、硝化抑制剂
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)。
新型硝化抑制剂DMPP和BASF复合肥在不同作物上的应用效果
中国农业大学硕士学位论文新型硝化抑制剂DMPP和BASF复合肥在不同作物上的应用效果姓名：杜安刚申请学位级别：硕士专业：植物营养学指导教师：毛达如;张福锁20030601摘要通过大田试验研究了新型硝化抑制剂ＤＭＰＰ和ＢＡＳＦ复合肥对不同作物的产量的影响，主要研究结果如下：在海南省当地气候、土壤条件下，ＤＭＰＰ能有效抑制氮肥在土壤中的硝化作Ｈ：｜过程，使土壤中的ＮＨ４＋－Ｎ较长时间保持较高含量，并减少Ｎ０３－－Ｎ在土壤中的过量累积。
氮肥中添加ＤＭＰＰ能够提高玉米、水稻的籽粒产量、吸氮量、氮肥利州率。
其中在玉米上的试验结果表明，在１５０ｋｇｈｍ。
２施氨水平下，玉米籽粒产量、吸氨量、氮肥利用率分别提高１９－１８．８％、２，２．２８．４％、２．７．１７．５％。
在２２５ｋｇ・ｈｍ＂２施氮水平下，玉米籽粒产量、吸氮量、氮肥利用率分别提高２．４．２．５％、５．８％、１．３％。
在水稻上的试验结果表明，在１５０ｋｇ・ｈｍ＿２施氮水平下，水稻籽粒产量、吸氮量、氮肥利用率分别提高０．５．２５．８％、６，８．１４．５％、３．９－９．１％。
在南方高温、多雨地区，ＤＭＰＰ和氮肥配合施用的效果明显好于在北方地区的应用效果。
随着施氮量的增加，ＤＭＰＰ和氮肥配合施用的效果表现山下降的趋势。
和氮肥全部基施的处理相比，氮肥分次施用的施用方式能显著提高玉米、水稻的籽粒产量、吸氮量、氮肥利用率，特别是在施氮量较低的条件ｒ，提高的效果更明显。
ＡＳＮ和尿素在玉米、水稻上施用时，两者之间施用效果没有显著差异。
但ＡＳＮ在两瓜、辣椒上施用的效果优于尿素，施用ＡＳＮ的西瓜、辣椒产量、挂果数、单果重等指标都高于施用尿素的处理。
关键词：ＤＭＰＰ，ＡＳＮ，玉米，水稻，硝化抑制剂ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｎｅｗｔｙｐｅｏｆｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒＤＭＰＰａｎｄＢＡＳＦｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｏｎｙｉｅｌｄｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｒｏｐｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ＤＭＰＰｃｏｕｌｄｉｎｈｉｂｉｔｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒＮｉｎｓｏｉｌｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｋｅｐｔｈｉｇｈＮＨ４＋－ＮｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｗｈｉｌｅｒｅｄｕｃｅｄｅｘｓｓｓｉｖｅＮ０３’－ＮａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｕｎｄｅｒｔｈｅｃｌｉｍａｔｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎＨａｉｎａｎ．Ｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ，Ｎｕｐｔａｋｅ’ＮｇｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｍａｉｚｅａｎｄｒｉｃｅｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙａｐｐｌｙｉｎｇＤＭＰＰｗｉｔｈＮｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍａｉｚｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ，ＮｕｐｔａｋｅＮｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ１．９—１８．８％，２．２－２８．４％，２７—１７，５％ａｔＮａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆ１５０ｋｇ。
硝化抑制剂dmpp应用研究进展及其影响因素effectsofnitrificationinh..
摘要：硝化作用是土壤氮素转化的关键过程之一，利用化学氮肥添加硝化抑制剂可有效调控土壤氮素的转化，提高农产品产量和品质，同时降低氮肥损失对大气和水体造成的污染。
3，4-二甲基吡唑磷酸盐（3，4-dimethypyrazole phosphate,DMPP ）是一种对植物及土壤无毒无害的高效硝化抑制剂。
在现有相关研究的基础上，结合国内外研究进展，回顾了国内外硝化抑制剂DMPP 的研究历史与特性，通过综述DMPP 对土壤硝化抑制作用的机理，全面评述了施用DMPP 的环境效应和农学效应，重点阐述了影响DMPP 在土壤中硝化抑制效果的影响因素，归纳了国内外当前的研究热点及取得的科研成果，并对未来的研究方向予以展望。
关键词：硝化作用；硝化抑制剂；DMPP ；土壤氮素中图分类号：S143.1文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2014）06-1057-10doi:10.11654/jaes.2014.06.001硝化抑制剂DMPP 应用研究进展及其影响因素俞巧钢，殷建祯，马军伟，邹平，林辉，孙万春，符建荣*（浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所，杭州310021）Effects of Nitrification Inhibitor DMPP Application in Agricultural Ecosystems and Their Influencing Factors ：A ReviewYU Qiao-gang,YIN Jian-zhen,MA Jun-wei,ZOU Ping,LIN Hui,SUN Wan-chun,FU Jian-rong *（Institute of Environment Resource and Soil Fertilizer,Zhejiang Academy of Agriculture Sciences,Hangzhou 310021,China ）Abstract ：Nitrification is a key process for soil nitrogen transformation.Applying nitrification inhibitor in chemical fertilizers is an effective way to control nitrogen transformation,improve yield and quality of crops,and reduce the atmosphere and water pollution caused by nitrogen loss.3,4-dimethypyrazole phosphate （DMPP ）is an efficient nitrification inhibitor with little inhibitory effects on plants and soil biota.In this paper,environmental effects,agriculture effects,and ecological effects and their influencing factors and mechanisms of nitrification in -hibitor DMPP were comprehensively reviewed.The current hot topics and future prospects about DMPP research were also discuused.Keywords ：nitrification;nitrification inhibitor;DMPP;soil nitrogen收稿日期：2013-10-08基金项目：国家自然科学基金项目（31172030）；国际科技合作项目（2011DFA911190）；浙江省自然科学基金（Y3090180）作者简介：俞巧钢（1973—），男，博士，副研究员，主要从事农业环境保护与污染控制相关研究。
硝化抑制剂对典型茶园土壤尿素硝化过程的影响
早在 20 世纪初，人们普遍认为 pH<5 的土壤基 本上不发生硝化作用[7]。由于茶园土壤多呈酸性，加上 酸雨、人为施肥、管理不当及茶树生长过程中的自身 代谢等种种原因，茶园土壤酸化日趋严重。在 20 世纪 90 年代，江苏、浙江、安徽 3 省的茶园土壤 pH<4.0 的 几率由 1990 年的 13.7%上升到 1998 年的 43.9%[8]。 2008—2010 年间江苏省 21 个典型茶场的调查结果 显示，所调查的茶园土壤 pH 值均低于茶树生长最适 值 5.5，其中 pH<4.0 的茶园占到了 42.8%[9]。因此，人 们一直认为酸性茶园土壤硝化速率可以忽略不计。但 事实上茶园土壤尽管 pH 值较低，但仍存在明显的硝 化作用[10-12]。韩文炎等[3]在 2011 年测定了我国 130 个 茶园土壤的净硝化速率，发现土壤样本净硝化速率在 0耀3.00 mg·kg-1·d-1 之间的占 71.6%，净硝化速率超过 3.00 mg·kg-1·d-1 的土壤样本占 18.5%，超过 5.00 mg· kg-1·d-1 的占 5.4%，多数 NO3-浓度特别高的土壤 pH< 4。有研究表明硝化作用甚至可以发生在 pH 为 2.9 的 极酸性茶园土壤中[13]。
Anxi and Yixing tea soils, while the inhibitory effect disappeared in Hangzhou and Langxi tea soils regardless of DCD concentration. In
硝化作用概述,硝化作用机理,硝化氧化影响因素
硝化作用概述，硝化作用机理，硝化氧化影响因素概述19世纪以前，人们认为土壤中的硝酸根（N03）主要是化学作用的产物，即空气中的氧和氨经土壤催化形成，没有意识到土壤微生物活动对N03形成的重要性。
1862年L.巴斯德首先指出N03的形成可能主要是微生物硝化作用的结果。
1877年，德国化学家T.施勒辛和A.明茨用消毒土壤的办法，证实了铵根（NH4）被氧化为硝酸根（N03）的确主要是生物学过程。
某些特殊的条件下，化学硝化作用也可以发生，只不过因其要求的条件苛刻与微生物的硝化作用相比生成的硝酸根量很少。
1891年，С.Н.维诺格拉茨基用无机盐培养基成功地获得了硝化细菌的纯培养，最终证实了硝化作用是由两群化能自养细菌进行的。
其作用过程如下：先是亚硝化细菌将铵根（NH4）氧化为亚硝酸根（N02）；然后硝化细菌再将亚硝酸根氧化为硝酸根（N03）。
这两群细菌统称硝化细菌。
硝化细菌从铵或亚硝酸的氧化过程中获得能量用以固定二氧化碳，但它们利用能量的效率很低，亚硝酸菌只利用自由能的5～14%；硝酸细菌也只利用自由能的5～10%。
因此,它们在同化二氧化碳时，需要氧化大量的无机氮化合物。
土壤中硝化细菌的数量首先受铵盐含量的影响，一般耕地里，每克土中只有几千至几万个。
添加铵盐即可使其数量增至几千万个。
土壤中性偏碱，通气良好，水分为田间持水量的50～70%，温度为10～30℃时，最适宜硝化细菌的生长繁殖，铵盐也能迅速被转化为硝酸盐。
自然界中,除自养硝化细菌外,还有些异养细菌、真菌和放线菌能将铵盐氧化成亚硝酸和硝酸，异养微生物对铵的氧化效率远不如自养细菌高，但其耐酸，并对不良环境的抵抗能力较强，所以在自然界的硝化作用过程中，也起着一定的作用。
硝化作用机理硝化作用由自养型细菌分阶段完成。
第一阶段第一阶段为亚硝化，即铵根（NH4+)氧化为亚硝酸根（NO2-）的阶段。
参与这个阶段活动的亚硝化作用过程硝酸细菌主要有5个属：亚硝化毛杆菌属(Nitrosomonas) ；亚硝化囊杆菌属(Nitrosocystis)；亚硝化球菌属(Nitrosococcus)；亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和亚硝化肢杆菌属(Nitrosogloea)。
硝化抑制剂DMPP对氮浸出、硝化细菌和在稻田油菜种植制度中酶活性的影响
硝化抑制剂DMPP对氮浸出、硝化细菌和在稻田油菜种植制度中酶活性的影响摘要DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)已经被用来减少氮浸出、反硝化和改善农田的氮供应。
然而，它在影响土壤硝化细菌和氮循环中酶活性很大程度上是未知之数。
+-_因此，两年来，农场试验已进行了阐明DMPP对无机N(NH-N和NON)浸出的影43响，硝化细菌和在稻田油菜种植制度中反硝化酶。
已经进行了三个处理组包括单独的尿素（UA）、含+1％的尿素(DP)和不含化肥(CK)。
结果表明,根据一个为期两+年的水稻循环田，与UA处理相比DP使NH-N的平均浓度增加了19.1％-24.3％，4-_但是污水中NON的平均浓度减小了44.9％-56.6％。
与UA处理相比，氨氧化细3菌的数量、硝酸还原酶的活性和硝酸还原酶在DP的处理下分别减少约24.5％-30.9％，14.9％-43.5％和14.9％-31.6％。
然而，亚硝酸盐氧化细菌和羟胺还原酶则几乎不受DMPP影响。
有人提出，DMPP可能通过抑制氨氧化或N损失硝化-_作用来减少NON，这是在稻田油菜种植制度中N倍受青睐。
3 关键词：DMPP（3，4-二甲基吡唑磷酸盐）；硝化抑制剂；硝化细菌；氮浸出；土壤酶介绍： -农业土地中硝酸盐（NO）淋失和其对水质的威胁，是重要的全球性环境问题3之一。
（Di and Cameton，2002；Babiker et al，2004；Jalali，2005；Liang et -_al，2007）含NON高的地表水会造成水生植物过快增长和水体的富营养化。
含3-_NON高的地下水和饮用水还会危害人类和牲畜。
（Zhu et al，2003；Basso and 3Ritchie，2005）。
-_+-_一个可能的方法来减少地下水NON淋失，是推迟NH-N向NON转化的生物343氧化。
（Bhupinderpal-Singh et al，1993；Serna et al，2000）。
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5)环保性 ( Environmentality). 健康的环境对保 证陆地生态系统的完整性以及对逆境如干旱 、气候 变化 、污染 、病虫害袭击的缓冲性等都是非常重要
6期 孙志梅等 :土壤硝化作用的抑制剂调控及其机理
1391
土壤后可迅速扩散 ,对氨氧化的抑制效应较强 ,但其 化学性质不稳定 ,易挥发 、易燃 ,在土壤中存留时间 短 ;乙硫醇与欧洲亚硝化单胞菌属 (N itrosom onas eu2 ropaea)之间的作用比较复杂 ,既可抑制氨的氧化 , 也可抑制羟胺的氧化 , 但对氨氧化的抑制效应更 强 [ 19, 21 ] . 此外 ,硫脲 、烯丙基硫脲 、烯丙基硫醚等对 土壤硝化作用也均具有显著的抑制效应 ,但烯丙基 硫脲是一种基于结构的可逆的非竞争性抑制剂 ,而 烯丙基硫醚是一种专性的 、基于结构的不可逆的氨 单加氧酶 (AMO )的灭活剂 ,它们对不同类型土壤中 硝化菌的抑制程度不同 ,可能与不同土壤中有机质 含量不同以及不同系统中的硝化菌群落对该抑制剂 的敏感程度不同有关 [ 18, 20 ] . 21212 乙炔及乙炔基取代物 乙炔是 1978年在 N i2 trosom onas eu ropaea的纯培养试验中被首次发现对 自养硝化作用具有抑制效应的化合物 ,在压力低至 011 Pa时即可发挥作用 ,压力为 10 Pa时即可完全 抑制纯培养条件下 N. eu ropaea参与的硝化作用 ,对 催化硝化作用的 AMO 具有自我钝化作用 ,是一种 专性的非竞争性抑制剂 [ 12 ] . 很多乙炔基取代物如 22 乙炔基吡啶 、苯基乙炔等都是具有潜在硝化抑制作 用的化合物 ,其中 22乙炔基吡啶的抑制效果在被供 试的 21种非气态乙炔衍生物 、14 种吡啶类化合物 中是最好的. 然而被羧基取代的乙炔却没有这种功 能 ,可能与羧基本身带负电荷 ,与 AMO 活性位点的 亲和力较低有关 [ 22 ]. 乙炔的有效性受土壤条件影响 很大 ,在粘粒和有机质含量较高的土壤中 ,乙炔的施 用效果较差. 当土壤水分含量较高时 ,也会影响乙炔 在土体中的扩散 ,从而影响其硝化抑制效果 [ 23 ]. 21213 氰胺类化合物 此类化合物中最有代表性的 就是双氰胺. 双氰胺 (DCD )是 1918 年被首次报道 具有硝化抑制特性的化合物 ,七 、八十年代美国开始 把它作为一种商品在农业上推广应用. 前西德 SKW 公司利用双氰胺的硝化抑制特性注册了商品名为 D idin的硝化抑制剂产品 [ 24 ] . DCD 的硝化抑制效果 显著 ,在 T < 15 ℃条件下 ,其抑制率可达 80%以上 , 抑制作用可持续 6 个月 ; DCD 含氮量高 ( 6617% ) , 施到土壤中后 ,本身就可以起到一种缓释氮肥的作 用 [ 25 ] ;且 其 在 土 壤 中 可 完 全 降 解 为 CO2 、NH3 和 H2 O ,对环境无污染 ; DCD 挥发性小 ,适宜与固体氮 肥配合施用 [ 22 ] ,且由于其较易溶于水 ,所以除了和 肥料混合作抑制剂施用外 ,还可以与液态的有机肥 如牛粪或畜禽粪便结合施用来延缓硝化作用 ,以减 少硝态氮的淋溶损失 [ 26 ]. 因此 , DCD 受到世界各国
有硝化抑制剂品种及其抑制机理进行了综述 ,并提 出了目前研究中存在的问题及今后的研究方向 ,以 期对利用生物化学技术调控氮素转化 ,进而实现氮 肥高效管理提供理论借鉴.
1 硝化抑制剂的定义及筛选硝化抑制剂的条件
在温度 、水分 、pH 等环境条件适宜的情况下 ,土 壤中内源或外源铵的硝化作用会迅速发生 ,且由于 其中间产物和终产物的特殊性 ,最终引起一系列经 济 、环境和生态问题. 多年来 ,人们试图通过加入某 种化合物来延缓该过程的发生 ,因此提出了硝化抑 制剂的概念. 从广义上来讲 ,凡能够延缓硝化过程反 应链中任一步或几步反应的化合物都可以称之为硝 化抑制剂 [ 7 ]. 但由于对 NO2 - 氧化为 NO3 - 过程的抑 制会导致土壤中亚硝酸盐的累积 ,而 NO2 - 对许多 微生物都有高度毒性 ,且易于参加反应 ,形成毒性更
3)持续稳定性 ( Persistence). 抑制剂的抑制效 应与其在土壤中的存留稳定性高度相关 [ 9 ]. 一旦抑 制剂降解 ,其有效性就会明显减弱 ,甚至消失 ,土壤 硝化速率就会迅速恢复. 因此 ,作为抑制剂的化合物 应该能在足够的时间内保持一定的活性和稳定性. 容易降解的化合物或化合物本身及其降解产物挥发 性较强时均不宜用作硝化抑制剂.
2)可移动性 (Mobility). 该化合物在土壤中的移 动速度应该与肥料或营养液 ,特别是与 NH4 + 的相 对移动速度接近 ,与氮肥一起在土壤中均匀分布. 具 有较高蒸汽压的化合物或水溶性较高的化合物在土 壤中的移动速度较快 ,不仅易造成在土壤剖面中与 NH4 +的分离现象 ,影响其硝化抑制效果 ,而且还容 易造成对土体及水体的潜在污染.
应 用 生 态 学 报 2008年 6月 第 19卷 第 6期 Chinese Journal of App lied Ecology, Jun. 2008, 19 (6) : 1389- 1395
土壤硝化作用的抑制剂调控及其机理 3
孙志梅 1,2 武志杰 13 3 陈利军 1 贾立斌 3
(1 中国科学院沈阳应用生态研究所 , 沈阳 110016; 2 河北农业大学资源与环境学院 , 河北保定 071001; 3 中国国土资源经济 研究院 , 北京 101149)
摘 要 既要保证氮肥在优质高效农业生产中的促进作用 ,又要保证农业和环境的可持续发 展 ,如何提高氮肥利用率 、减轻氮肥污染成了解决问题的关键. 从氮素在土壤中的生物化学转 化过程入手 ,通过抑制剂的施用来调控氮素的转化 ,减缓硝化过程的进行 ,是解决该问题的一 种有效措施. 本文从硝化抑制剂的定义 、筛选硝化抑制剂的条件 、国内外较受关注的硝化抑制 剂品种以及硝化抑制机理等几个方面对目前的研究进展进行综述 ,并提出目前研究中存在的 问题及今后的研究方向.
人工合成的硝化抑制剂 ,从化学形态上讲 ,主要 分为无机和有机化合物两大类. 无机化合物以重金 属盐类为主 ,但由于重金属的施用易造成环境的二 次污染 ,因此 ,其作为硝化抑制剂的开发和应用价值 受到一定的限制. 有机硝化抑制剂主要分为以下四 大类 : 21211 含硫化合物 这是众所周知的一类硝化抑制 剂. 含硫的氨基酸如蛋氨酸和甲硫氨酸均可抑制土 壤硝化作用的进行 ,但二者对硝化作用的抑制是由 于其生物降解形成的挥发性含硫化合物如 CS2 在发 挥作用 [ 18 - 19 ]. 其他的含硫化合物如二甲硫 (又称甲 硫醚 ) 、二甲基二硫醚 、二硫化碳 、烷基硫醇 、乙硫 醇 、硫代乙酰胺 、硫代硫酸 、硫代氨基甲酸盐等对土 壤硝化作用也均具有一定的抑制效应 [ 10, 20 ] ,其中二 甲硫 、二甲基二硫醚的硝化抑制效果较弱 ; CS2 施入
Key words: soil nitrification; nitrification inhibitor; regulation m echanism.
氮肥的施用在促进现代农业生产快速发展的同 时 ,也给人类赖以生存的环境带来了巨大的风险. 因 此 ,如何加强农业生产中的氮素管理 ,既保证氮肥施 用对农业生产的促进作用 ,又保证农业和环境的可 持续发展 ,最终实现氮肥施用的经济效益 、生态效益 和社会效益的统一 ,一直是土壤肥料领域和环境领 域关注的热点. 研究表明 ,从氮素在土壤中的生物化 学转化过程入手 ,通过抑制剂的施用来调控氮素的 转化 ,减缓硝化过程的进行 ,是实现氮肥高效管理与 利用的有效手段 [ 1 - 3 ] ,特别是在减少硝酸盐淋溶损 失和氮氧化物排放方面具有显著作用 [ 2, 4 - 6 ] ,其在提 高氮肥利用率 、减轻环境污染方面已显示了广阔的
的. 任何一种农用化学品在农业生产中的应用都应 以对环境包括土壤 、大气和水体不造成污染 ,以保证 农业生产的可持续发展为前提. 研究表明 ,多数具有 硝化抑制作用的化合物对动物和微生物可能都具有 一定的毒性 ,属于生物毒性化合物 [ 10 ]. 而作为理想 的抑制剂 ,其本身及其降解产物对环境及农产品应 该是无污染的 ,对其他土壤 (微 )生物 、动物和人类 应该是低毒甚至无毒的 [ 11 ].
1)专一性 ( Specificity). 这种化合物应该能够专 一性地抑制 NH4 +到 NO2 - 的氧化 ,即抑制参与该氧 化过程的亚硝化微生物的活性 ,而对 NO2 - 到 NO3 的氧化以及土壤中的其他生物化学过程不会产生负 面影响. 氰酸盐 、碘酸盐和氯酸盐是通过抑制硝化杆 菌的活性及细胞色素 c2系统来抑制 NO2 - 到 NO3 的氧化 ,尽管也可称其为硝化抑制剂 ,但从生态环境 角度考虑 ,不能列为理想的抑制剂范畴.
2 硝化抑制剂种类
国际上对硝化抑制剂的研究起步较早 ,迄今为 止 ,已发现有数百种化合物显示了或强或弱的硝化 抑制效应 [ 12 - 14 ]. 从来源上讲 ,硝化抑制剂可以分为 自然提取物和人工合成的化合物两大类. 211 自然提取物
自然提取物在被发现具有硝化抑制作用之前一 般是作为有机肥施用的. 如印度楝树 ,其有效成分可 用丙酮 、酒精等有机溶剂提取 ,每公顷施用 20 ～40 kg的楝树饼 ,并在 28 ℃下培养 ,其硝化抑制时间可 达 160 d,且可提高水稻产量 [ 7 ]. B ending等 [ 15 ]发现 , 十字花科植物在生物降解过程中会产生很多具有硝 化抑制特性的低分子量挥发性含硫化合物 ,其中异 硫氰酸盐可显著降低土壤中氨氧化菌的数量并抑制 其生长. 最新研究表明 ,很多植物在生长过程中也可 分泌或合成一些具有硝化抑制特性的化合物 ,并将 这种抑制作用称为生物硝化抑制作用 ( biological ni2 trification inhibition, BN I) [ 14, 16 ]. 尽管这种抑制作用 的强弱因植物品种的不同而有很大差异 ,但在热带 放牧草场中却是一种普遍存在的现象. 在连续 10年 种植湿生臂形草 (B rach ia ria hum id icola )的土壤上 , 由于根系分泌的具有硝化抑制作用的化合物的累积 效应 , 对 土 壤 硝 化 作 用 的 总 抑 制 率 可 达 90% 以 上 [ 14 ] ,且牧草对具有硝化抑制作用的化合物的分泌 受土壤 NH4 + 2N 的诱导 ,与供应 NO3 - 2N 的处理相 比 ,供应 NH4 + 2N 的植株 BN I2化合物的分泌量可提 高近 3倍 [ 17 ] . 212 人工合成的化合物