通過室內模擬試驗對3種硝化抑制劑在新疆3種不同質地土壤中的作用效果進行研究,了解不同種類和劑量的硝化抑制劑對土壤無機氮形態(tài)轉化(NH4+、NO3-)的影響,以及對土壤硝化作用過程和土壤表觀硝化率的影響,選擇出不同種類的硝化抑制劑在不同質地土壤中的最佳用量；同時,將室內模擬試驗選擇出的各種硝化抑制劑的最佳用量施用在小青菜盆栽試驗中,通過各種硝化抑制劑對小青菜生長及品質、盆栽土壤中無機氮形態(tài)轉化(NH4+、NO3-)。通過土壤酶學和基于土壤微生物分子生態(tài)的手段提取土壤DNA,并通過PCR-DGGE對參與土壤硝化過程的氨氧化細菌和氨氧化古菌的多態(tài)性進行了研究。
[主要結果]
１）DCD在砂土上各濃度處理的硝化抑制率為96.5%-99.3%(98.3%),在粘土上為34.0%-85.6%(77.6%),在壤土中硝化抑制率為49.3%-79.4%(67.6%),總體硝化抑制率表現(xiàn)為砂土粘土壤土。在砂土上DCD的劑量效應不明顯,如DCD用量從純氮的1%增加到7%時,土壤中N03--N含量在30d時僅增加了1.9～10.7mg·kg-1,而在壤土和粘土中,土壤N03--N含量隨DCD濃度的增加而顯著下降,存在明顯的劑量效應。施用DCD可顯著抑制新疆石灰性土壤的硝化作用過程,在砂土、壤土、粘土中DCD的最佳濃度分別為純氮用量的6%、7%、7%,并在30d內發(fā)揮顯著的作用。
２）DMPP在砂土上的施用效果最好,在30 d時各濃度處理的硝化抑制率為96.2%-99.7%(98.9%),壤土中硝化抑制率為96.4%-99.4%(98.2%),粘土中硝化抑制率為93.0%-98.5%(96.6%),在3種質地土壤中總體表現(xiàn)為DMPP的施用效果是砂土壤土粘土。
３）Nitrapyrin(劑型1)在砂土上的施用效果最好,在30d時各濃度處理的硝化抑制率為98.9%-99.95%(99.5%),壤土中硝化抑制率為41.7%-99.6%(85.6%),粘土中硝化抑制率為48.2%-81.7%(68.5%)。在3種質地土壤中總體表現(xiàn)為劑型1的施用效果是砂土壤土粘土。劑型1的劑量效應在砂土中不明顯,而在壤土和粘土中,土壤NO3--N含量隨劑型1濃度的增加而顯著下降,存在明顯的劑量效應,而且在濃度由0.25%增加到0.5%時其硝化抑制率并無差異(p0.05)。在砂土、壤土、粘土中劑型1的最佳濃度分別為尿素用量的0.1%、0.25%、0.3%。
４）Nitrapyrin(劑型2)在砂土上的施用效果最好,在30d時各濃度處理的硝化抑制率為97.9%-99.7%(98.5%),壤土中硝化抑制率為40.2%-95.5%(77.6%),粘土中硝化抑制率為38.9%-92.2%(62.6%),在3種質地土壤中總體表現(xiàn)為劑型2的施用效果是砂土壤土粘土。劑型2的劑量效應在砂土中不明顯,而在壤土和粘土中,土壤NO3--N含量隨劑型2濃度的增加而顯著下降,存在明顯的劑量效應。在砂土、壤土、粘土中劑型2的最佳濃度分別為尿素用量的0.1%、0.4%、0.45%。
５）7%DCD、1%DMPP、0.25%劑型1、0.1%劑型2對砂土的硝化抑制率均達到了99%以上,且四者之間并無顯著差異(p0.05),4種硝化抑制劑在砂土上的效果較為一致。在壤土上,4種硝化抑制劑的作用效果為0.5%劑型11%DMPP0.4%劑型27%DCD。在粘土中,硝化抑制效果總體表現(xiàn)為1%DMPP0.45%劑型27%DCD0.3%劑型1。
６）添加硝化抑制劑顯著抑制土壤中NH4+向NO3-的轉化。不論與Urea還是ASN配施,土壤的硝化抑制效果均表現(xiàn)為DMPPNitrapyrin DCD。
７）施用硝化抑制劑能夠提高土壤中過氧化氫酶、蛋白酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶、羥胺還原酶活性,降低土壤中脲酶活性。施用硝化抑制劑對土壤中氨氧化細菌、氨氧化古菌的結構多樣性產生一定的影響。
８）與Urea、ASN處理相比,在兩種氮源上施用硝化抑制劑均能提高小青菜產量及干物質重和品質、葉片中SPAD值,同時能夠降低小青菜葉片和葉柄中硝酸鹽含量。如在相同施氮條件下,小青菜生長初期(15d)時Urea+DCD、Urea+DMPP、Urea+Nitrapyrin處理葉片中的N03--N含量與Urea相比分別降低了10.8%、17.8%、1.6%,葉柄中的N03--N含量分別降低了3.7%、14.3%、1.0%;ASN+DCD、ASN+DMPP、ASN+Nitrapyrin處理葉片中的NO3--N含量與ASN相比分別降低了11.2%、22.6%、8.9%,葉柄中的NO3--N含量分別降低了24.0%、22.6%、14.8%。與Urea相比,Urea+DCD、Urea+DMPP、Urea+Nitrapyrin處理產量分別增加了18.2%、14.5%、17.7%,干物質重分別增加了13.7%、18.8%、23.5%。
[結論]
１）三種硝化抑制劑均能顯著抑制土壤的硝化作用,DCD硝化抑制效果總體表現(xiàn)為砂土粘土壤土,而Nitrapyrin、DMPP硝化抑制效果總體表現(xiàn)為砂土壤土粘土。不同NI劑型在相同劑量的硝化抑制效應表現(xiàn)DCD Nitrapyrin(劑型1、劑型2)DMPP。
２）1%-7%(基于純氮量)的DCD僅在壤土與粘土中存在明顯的硝化抑制作用的劑量效應；在1%-7%(基于純氮量)的濃度范圍內,DMPP對3種土壤的硝化抑制作用無顯著的劑量效應；0.1%-0.5%(基于尿素量)的Nitrapyrin(劑型2)僅在壤土與粘土中存在明顯的硝化抑制作用的劑量效應；Nitrapyrin(劑型1)在低濃度(0.1%-0.25%)條件下存在明顯的劑量效應,當用量大于0.25%劑量效應不明顯,因此Nitrapyrin(劑型1)的最佳施用劑量為基于尿素施用量的0.25%。
３）施用DCD、DMPP、Nitrapyrin3種硝化抑制劑均可減少小青菜地上部NO3-的含量,提高小青菜的產量和品質。
４）硝化抑制劑對土壤氮素轉化的酶活性和氨氧化細菌與氨氧化古菌群落結構和遺傳多樣性有明顯的影響。
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