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脲酶/硝化抑制剂的效果比较及DMPP对氮素肥际与小麦根系微域分布的影响

作　者: 陈欢
导　师: 李辉信
学　校: 南京农业大学
专　业: 生态学
关键词: 脲酶/硝化抑制剂 DMPP 尿素营养斑肥际微域小麦根系微域分布
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

氮素是植物生长和发育的大量营养元素之一,因此在土壤中施用氮肥是控制高产的主要措施之一,但是随着施氮量的增加,不可避免的导致了氮肥利用率低和环境污染等问题。解决这些问题的主要途径之一就是在氮肥中添入脲酶/硝化抑制剂。为了更好的解决氮肥利用率低、肥效期短等问题,对目前常用的两种脲酶抑制剂和两种硝化抑制剂进行了深入的研究工作,系统地比较了不同脲酶/硝化抑制剂在不同类型土壤上的抑制效果,并期望筛选出适宜不同类型土壤的抑制剂,进而细化研究了新型高效硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)对尿素肥际微域以及小麦根系微域的影响,取得的主要结论有：尿素的水解速率、硝化作用及pH变化与土壤性质有很大关系,四种土壤中,红壤中尿素的水解速率最慢,硝化作用最弱,原因是红壤的脲酶活性很低。在整个培养阶段,硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)对四种土壤的抑制作用效果都优于N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和氢醌(HQ)脲酶抑制剂。脲酶抑制剂NBPT、HQ作用时问比较短,7天内两种抑制剂能对尿素向铵态氮的转化具有抑制作用,7天后抑制效果减弱,14天后脲酶抑制剂基本失效,NBPT在水稻土、黑土潮土上的效果要优于HQ,在红壤上却无显著差异。硝化抑制剂DMPP在14天内维持较佳的抑制效果,14天后抑制效果逐渐减弱,至42天已基本失效,DCD在较长时间内都保持较佳的抑制效果,铵态氮含量在四种土壤上42天后仍维持在一个较高的水平。尽管DCD的抑制效果最佳,但是有文献证明DCD对作物有毒害作用,DCD能在施用之后很长一段时间内将土壤中NH4+浓度保持在较高的水平,可能会促进氨挥发损失,因此,在下阶段的试验,选择的是新型高效硝化抑制剂DMPP。采用自制培养装置和微域采样方法,研究不同的尿素营养斑块对小麦苗期生长和微域分布的影响。尿素条施与尿素混施相比,更能增加土壤中无机氮以及全氮的含量。两种不同的施肥方式(尿素混施与条施)使肥际微域环境下的无机氮分布迥异,分别呈现对称与非对称形状；不同施肥方式下小麦根系的微域分布也分别呈现对称与非对称形,并且与土壤的铵态氮、硝态氮的微域分布存在对应关系。尿素条施处理能够增加根系的吸收能力,但是这一优势却没有在植株地上部长势与总生物量中体现出来。采用自制培养装置和微域采样方法,研究不同施肥方式下DMPP对尿素肥际微域与根系微域分布的影响。无论是何种施肥方式,DMPP均能显著提高土壤中NH4+-N含量和降低NO3--N含量,但是对土壤全氮含量却无明显作用；同时,DMPP也能够明显增加小麦植株地上部与地下部含氮量和提高肥料的表观利用率。条施处理下DMPP对NH4+向NO3-转化过程的抑制效果比混施处理更好；在本实验中,混施条件下DMPP能够促进小麦苗期根系的生长,进而增加了小麦生物量,但是条施条件下DMPP却对苗期根系的生长和生物量无积极作用；DMPP对尿素条施肥斑NH4+-N与NO3--N微域分布产生了影响,更利于异质性更强的氮素肥际斑块的维持,进而影响了小麦根系的微域分布。

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摘要 7-9ABSTRACT 9-11第一章文献综述 11-27 1.1 氮素在土壤中的转化 11-14 1.1.1 有机氮的矿化与矿质氮的生物固定 12 1.1.2 氮的化学固定和化学固定氮的释放 12 1.1.3 硝化与反硝化作用 12-13 1.1.4 尿素在土壤中的转化 13-14 1.2 脲酶/硝化抑制剂的调控机理与研究进展 14-21 1.2.1 脲酶抑制剂/硝化抑制剂的调控机理 14-15 1.2.2 国内外脲酶抑制剂/硝化抑制剂的研究进展 15-18 1.2.3 新型硝化抑制剂DMPP 18-21 1.3 土壤养分异质性与土壤肥际微域 21-27 1.3.1 土壤养分异质性 21-22 1.3.2 土壤肥际微域 22-27第二章研究背景、思路与内容 27-31 2.1 研究背景 27-28 2.2 研究思路 28 2.3 研究内容 28-31第三章不同脲酶/硝化抑制剂对土壤氮素转化作用抑制效果的比较 31-49 3.1 材料与方法 32-33 3.1.1 供试材料 32 3.1.2 试验处理与采样方法 32-33 3.1.3 数据统计分析 33 3.2 结果与讨论 33-47 3.2.1 不同抑制剂对水稻土氮素转化作用的抑制效果比较 33-37 3.2.2 不同抑制剂对黑土氮素转化作用的抑制效果比较 37-40 3.2.3 不同抑制剂对潮土氮素转化作用的抑制效果比较 40-43 3.2.4 不同抑制剂对红壤氮素转化作用的抑制效果比较 43-46 3.2.5 土壤pH变化 46-47 3.3 小结 47-49第四章尿素营养斑对小麦根系生长与微域分布的影响 49-59 4.1 材料与方法 50-52 4.1.1 供试材料 50 4.1.2 试验处理与采样方法 50-52 4.1.3 数据统计分析 52 4.2 结果与讨论 52-58 4.2.1 土壤中铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)含量及其微域分布 52-54 4.2.2 小麦生物量分布情况 54-56 4.2.3 小麦根系的生长情况 56-58 4.3 小结 58-59第五章不同施肥方式下DMPP对氮素肥际微域与根系微域分布的影响 59-69 5.1 材料与方法 60-61 5.1.1 供试材料 60 5.1.2 试验处理与采样方法 60-61 5.1.3 数据统计分析 61 5.2 结果与讨论 61-67 5.2.1 土壤中铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)含量及其微域分布 61-63 5.2.2 小麦地上部生物量与总生物量 63-64 5.2.3 小麦根系生长情况 64-66 5.2.4 植株含氮量的变化及肥料利用率 66-67 5.3 小结 67-69第六章全文结论与展望 69-71 6.1 主要结论 69-70 6.2 创新点 70 6.3 存在的问题 70 6.4 研究展望 70-71参考文献 71-81致谢 81-83攻读学位期间发表的学术论文目录 83

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