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摘 要

本实验以设施黄瓜的土壤为实验材料，利用苯酚盐法分别检测了三种抑制剂（双氰胺、二甲基磷酸吡唑及盐酸苯肼）对设施黄瓜土壤硝化效率的影响并进行了比较，为提高设施黄瓜对土壤中养料的利用率而增加设施黄瓜的产量提供了理论依据。结果表明，DMPP抑制硝化反应的最适浓度为10μmol/g，DCD的最适浓度为15μmol/g，PHH的最适浓度为20μmol/g。

关键词：氮肥，硝化抑制剂，设施黄瓜，苯酚盐法

Abstract: In this experiment, the soil of the facility cucumber was used as the experimental material, the comparative research of the effects of three inhibitors (DCD,DMPP and PHH) on the nitrification efficiency of the soils in the facility cucumber were carried out by phenolate method. These results would provide a theoretical basis for improving the utilization ratio of fertilizer and increasing the yield of the cucumber in the facility. The results showed that the optimum concentration of DMPP, DCD and PHH was 10μmol/g, 15μmol/g and 20μmol/g respectively.

Keywords: nitrogen fertilizer, nitrification inhibitor, facilities of cucumber, phenolate method

目 录

1 引言 4

1.1 研究目的及意义 4

1.2 硝化反应 5

1.3 硝化抑制剂的应用效益 6

1.4 硝化抑制剂的作用机理 7

1.5 硝化抑制剂的种类 7

2 材料方法 9

2.1 实验材料 9

2.2 实验仪器 9

2.3实验试剂及配置 10

2.4实验方法 10

3 结果与分析 12

3.1 土壤含水量检测结果 12

3.2 土壤铵态氮检测结果 12

参 考 文 献 16

致 谢 19

1 引言

1.1 研究目的及意义

设施栽培是指在不同的季节里，利用塑料大棚或塑料中小棚，人为地搭建一个相对封闭的空间，为作物提供了一个适宜且稳定的生长环境。它使农作物的种植突破了时间的界限，增加了作物的产量，提高了作物的品质，最终推动我国农业又快又好地发展。设施农业是当今世界各国最有活力的新兴产业之一，它也是栽培大量零污染、新鲜洁净的农产品的有效方式之一^[1]。

1995年以来，我国设施蔬菜产业就得以高速发展，从发展规模来看具有面积大、产量高、总产值大和出口量大四个特点^[2]。从蔬菜种类的分布情况来看，番茄位列第一，其次就属黄瓜，二者与辣椒、茄子、芹菜5种蔬菜的种植面积约占总面积的一半。我国设施蔬菜产业的主要特点就是低碳节能环保生产，低成本简设施，多种茬口果蔬栽培，这充分保障了市场上蔬菜的供应，从而推动了我国农业的发展，也带动了城乡劳动力方面就业率。但设施蔬菜的培养技能还没熟练，仍存在着一系列的问题^[3]。其中最为严重的就是环境问题和肥料的利用问题。

氮是植物生长所必需的营养元素之一，植物体内的平均含氮量在0.3%－5.0%范围内，约占干重的1.5%。氮肥，是农业生产中化肥施用量最大的品种，也为无机盐中的一种。它的生产和施用在农业的高速发展中起着至关重要的作用。从施肥效果来看，林葆和李家康指出氮肥第一，磷肥第二，钾肥第三^[4]。在我国，化肥施用量最多的就是氮肥，约占我国化肥总施用量的五分之三，占世界氮肥总施用量的30%左右，在世界上排名第一^[5]。我国大量施用氮肥是从20世纪70年代初开始的，到了1996年，我国氮肥的年施用量已超过美国的一倍。各个国家的氮肥施用量之所以都那么高居不下，主要是由于土壤的平均氮肥力低，氮素不容易在土壤中长时间的保存。另外，现代盛行的集约化农业对土壤的过渡开发利用，又会严重损耗土壤中的有机质和氮素，从而降低了氮肥利用率，最终导致作物产量减少、品质下降和环境污染等问题^[6]。

氮肥在施入到农田中后，其主要有3个去向：被农作物的根吸收利用、残留在深层土壤中、 表层土壤里的氮素随雨水流失到外界环境。据朱兆良、李振高等人^[7]的统计，当季农作物在旱地和水田里的氮肥利用率都很低，都在25%左右，其余的氮素则以剩下两种方式损耗掉。而我国每年都会因此损失人民币500亿元左右。另外，氮肥的大量流失还会造成地表水和地下水的严重污染，导致水体的富营养化，使生态平衡遭到严重破坏^[8]。因此，在氮肥施用过程中如何兼顾经济效益和环境效益，如何提高氮肥的利用率，是今后急需解决的重要课题。科学研究表明，在肥料中加入适量的硝化抑制剂是解决氮肥利用率低的最有效途径之一^[9]。

1.2 硝化反应

硝化作用是土壤中氮素转化的关键过程之一，是指氨或者铵盐被硝化细菌氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，并释放N₂O的过程。该过程主要由好氧性细菌分两个阶段完成^[10]。

1. 亚硝化阶段：铵盐（NH₄ )在氨单加氧酶的催化下氧化为亚硝酸盐（NO₂^-）阶段。
2. 硝化阶段：亚硝酸盐（NO₂^-）在羟胺氧化酶和亚硝酸氧化还原酶的催化下氧化为硝酸根（NO₃^-）阶段。

1.3 硝化抑制剂的效益

硝化抑制剂又称为氮肥增效剂。其与氮肥混合施用在土壤中，可以抑制土壤内的硝化亚硝酸细菌对铵态氮的硝化作用，从而阻止铵态氮向硝态氮的转化。

1.3.1 促进作物生长

由于硝化抑制剂能够有效地抑制土壤中的硝化﹑亚硝化和反硝化作用，其与氮肥混合施用在农田后，土壤中就会有大量的铵态氮，而不是硝态氮。事实上，土壤中的铵态氮和硝态氮均能被作物的根系吸收利用。比如，黄瓜、甘蔗和玉米等作物能够吸收土壤中的铵态氮；芹菜、番茄和烟草等作物就会以吸收土壤中的硝态氮为主；而菠萝和马铃薯对这两种氮肥均喜欢^[11]。科学研究表明，硝化抑制剂与氮肥的混合施用有益于作物的生长。因为这样就能让土壤积累不少的NH₄ -N，而农民就可以通过增加作物对氮素肥料的吸收利用来提高作物的产量^[12]。根据Rodgers等的报道，冬小麦对氮素的吸收量在施用硝化抑制剂DCD和nitrapyrin后明显有所增加^[13]。

1.3.2 保护环境

另外，硝化抑制剂施加到农田后还能够减少污染，保护环境。土壤中的氮素损失主要有两个途径：氮的淋溶损失和N₂O的释放。前者是指土壤中没被作物根系吸收利用的氮素会随着灌溉水或者雨水渗入到地下深处，并沿着沟渠流入江河湖泊，造成氮肥损耗的过程^[14]。一方面，它严重浪费了施入到农田的氮肥，增加了农业投资的成本，大大降低了农业生产的经济效益。另一方面，氮的淋溶还会导致地表水和地下水的严重污染，时刻危及着人类的健康。后者则是一种温室气体的释放，而且这种气体的释放会严重破坏臭氧层。臭氧层一经破坏，紫外线的辐射量就会快速增加，这会对人类的皮肤造成极大的危害，严重时会导致皮肤癌和其他疾病的发生。科学发现，大气中一半以上的N₂O是由地表生物制造出来的，是由土壤内的硝化细菌通过硝化﹑反硝化作用生成的产物。

硝化抑制剂能够提高土壤对氮肥的利用率，这主要是通过抑制土壤中铵态氮向硝态氮的氧化，使得NH₄ 在土壤中能够保留下来，并减少NO₃^-的含量，这样氮肥就不会以NO₃^-的形式损失掉了^[15]。另外，硝化抑制剂与氮肥混合施用于土壤中，还可以减少空气中的N₂O含量。Delgado就曾报道过，DCD施用于麦地，一段时间后N₂O的释放量明显降低。但是，它的使用也会造成NH₃的损耗。因此，在施用氮肥和硝化抑制剂时应该把它们施到5cm深的土壤中，这样NH₃的挥发损失就会大大减少^[16]。

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