科研产出
脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤硝化、反硝化功能菌的影响
《植物营养与肥料学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：[目的]在农业生产中,脲酶抑制剂(urease inhibitor,UI)与硝化抑制剂(nitrification inhibitor,NI)常作为氮肥增效剂来提高肥料利用率.本文研究了在我国南方红壤稻田施用脲酶抑制剂与硝化抑制剂后,土壤中氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)以及反硝化细菌的丰度以及群落结构的变化特征,旨在揭示抑制剂的作用机理及其对土壤环境的影响.[方法]试验在我国南方红壤稻田进行,共设5个处理:1)不施氮肥(CK);2)尿素(U);3)尿素+脲酶抑制剂(U+UI);4)尿素+硝化抑制剂(U+NI);5)尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+UI+NI),3次重复.脲酶抑制剂与硝化抑制剂分别为NBPT[N-(n-butyl) thiophosphrictriamide,N-丁基硫代磷酰三胺]和DMPP (3,4-dimethylpyrazole phosphate,3,4-二甲基吡唑磷酸盐).通过荧光定量PCR (Real-time PCR)研究水稻分蘖期与孕穗期抑制剂对三类微生物标记基因拷贝数的影响,并分析土壤铵态氮、硝态氮与三种菌群丰度的相关性;利用变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)分析抑制剂对土壤AOB、AOA以及反硝化细菌群落结构的影响,并对优势菌群进行系统发育分析.[结果]1)荧光定量PCR结果表明,施用氮肥对两个时期土壤中AOB的amoA基因与反硝化细菌nirK基因的拷贝数均有显著提高,而对AOA的amoA基因始终没有明显影响;AOB与nirK反硝化细菌的丰度与两个时期的铵态氮含量、分蘖期的硝态氮含量呈极显著正相关,与孕穗期的硝态氮含量相关性不显著;DMPP仅在分蘖期显著减少了AOB的amoA基因拷贝数,表明DMPP主要通过限制AOB的生长来抑制稻田土壤硝化过程;NBPT对三类微生物的丰度无明显影响;2) DGGE图谱表明,在分蘖期与孕穗期,施用氮肥均明显增加了图谱中AOB的条带数,而对AOA却没有明显影响;氮肥明显增加了孕穗期反硝化细菌的条带数;与氮肥的影响相比,抑制剂NBPT与DMPP对AOA、AOB以及反硝化菌的群落结构影响甚微;系统发育分析结果表明,与土壤中AOB的优势菌群序列较为接近的有亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌.[结论]在南方红壤稻田中,施入氮肥可显著提高AOB与反硝化细菌的丰度,明显影响两种菌群的群落结构,而AOA较为稳定;NBPT对三类微生物的群落结构丰度无明显影响;硝化抑制剂DMPP可抑制AOB的生长但仅表现在分蘖期,这可能是其缓解硝化反应的主要途径;这也说明二者对土壤生态环境均安全可靠.
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脲酶抑制剂不同用量对土壤氮素供应的影响
《中国土壤与肥料 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：为研究在红壤双季稻田脲酶抑制剂适宜的添加比例,采用田间小区试验研究不同水平的脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)对双季稻田土壤氮素转化的影响。本文设置NBPT的施用量为尿素的0. 5%、0. 75%、1. 0%、1. 25%、1. 5%5个水平。结果表明:与农民习惯施氮(单施尿素N 135 kg/hm~2)处理相比,NBPT与尿素的比例<1. 0%时,对早、晚稻的产量与氮素回收率均无显著影响,当NBPT添加比例为1. 0%、1. 25%、1. 5%时,早、晚稻的产量以及氮素回收率均显著提高,且添加量在1. 0%与1. 5%的两个处理之间无显著差异;与单施尿素相比,添加NBPT大于1. 0%时,土壤脲酶活性和铵态氮含量在分蘖期显著降低,铵态氮含量在孕穗期显著升高,而硝酸还原酶活性、硝态氮含量及微生物量碳、氮含量始终无明显差异,孕穗期的脲酶活性也无显著差异;通过逐步回归分析发现,水稻分蘖期与孕穗期土壤中铵态氮含量对水稻产量影响显著,而且孕穗期的影响大于分蘖期,其余指标则对产量无明显影响,由此可知,添加NBPT可保持孕穗期较高的土壤铵态氮含量可能是其增产与提高氮肥利用率的主要原因,NBPT在稻田的适宜添加量为尿素用量的1. 0%以上。
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脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤氮素转化的影响
《中国水稻科学 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】本研究旨在阐明脲酶抑制剂(urease inhibitor,UI)和硝化抑制剂(nitrification inhibitor,NI)对稻田土壤氮素转化的影响,探讨抑制剂提高稻谷产量以及氮肥利用率的机理。【方法】本试验设在我国南方红壤稻田,共5个处理:1)不施氮肥(CK);2)尿素(U);3)尿素+脲酶抑制剂(U+UI);4)尿素+硝化抑制剂(U+NI);5)尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+UI+NI);脲酶抑制剂采用N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂采用3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)。在水稻分蘖期和孕穗期测定土壤脲酶活性、硝酸还原酶活性、土壤铵态氮含量、硝态氮含量以及微生物碳、氮的含量,分析NBPT与DMPP对水稻两个主要生育期土壤氮素供应的影响,比较各处理的产量以及氮肥利用率,通过逐步回归分析研究以上各指标对产量的影响,探明脲酶抑制剂NBPT与硝化抑制剂DMPP在稻田的增效机理。【结果】1)与单施尿素相比,添加NBPT以及NBPT与DMPP配施均显著提高稻谷产量与地上部氮素回收率,两个处理分别增产6.56%与8.24%,氮素回收率提高幅度为19.4%与23.7%。2)与单施尿素相比,添加NBPT以及NBPT与DMPP配施,显著降低水稻分蘖期的土壤脲酶活性和铵态氮含量,显著提高孕穗期的铵态氮含量,而对此时期的脲酶活性无显著影响,所有处理对两个时期的硝态氮含量、硝酸还原酶活性、微生物量碳、氮含量均无显著影响;因此,NBPT对于抑制脲酶活性以及提高铵态氮含量的作用主要在孕穗期之前,而单施DMPP没有显著效应。3)从各项土壤指标与水稻产量相关性的逐步回归分析结果来看,水稻分蘖期与孕穗期稻田土壤中铵态氮含量对水稻产量影响显著,而且孕穗期的影响大于分蘖期,其余指标则对产量无显著影响。【结论】脲酶抑制剂NBPT以及NBPT与硝化抑制剂DMPP配施显著提高孕穗期土壤中的铵态氮含量,显著提高稻谷产量以及地上部氮素回收率,证明了生产上氮肥后移的重要意义。
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应用主成分分析法评价稻田生态系统稳定性
《应用昆虫学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】为量化不同类型稻田生态系统调控功能。【方法】利用SAS软件对连续2年不同取样方法下有机稻田和化防稻田中主要节肢动物群落结构特征指数分别进行了方差分析和主成分分析。【结果】方差分析结果表明:不同取样方法下4个群落结构特征指数中,仅有物种数连续2年在有机稻田和化防稻田中表现出差异显著性;主成分分析结果表明:第一年黄板和吸虫器法取样下有机稻田中主要节肢动物群落结构特征指数第一主成分贡献率分别为74.12%和77.69%,均大于化防稻田中第一主成分贡献率67.18%和56.24%;第2年黄板法和目测法取样下有机稻田中主要节肢动物群落结构特征指数第一主成分贡献率分别达到77.20%和75.93%,均大于化防稻田中第一主成分贡献率55.17%和71.15%。【结论】本研究认为,稻田节肢动物群落结构特征指数第一主成分贡献率可以作为有机稻田和化防稻田生态系统调控功能差异的量化指标之一,同时参考物种数指标,以综合评价稻田生态系统抗性程度。
关键词： 稻田 群落结构特征指数 方差分析 主成分分析 稳定性
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双季稻田添加脲酶抑制剂NBPT氮肥的最高减量潜力研究
《植物营养与肥料学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：【目的】添加脲酶抑制剂(Urease inhibitor,UI)是提高肥料利用率的有效途径,在尿素(Urea,U)中添加1%的脲酶抑制剂NBPT(N-丁基硫代磷酰三胺)是目前研究使用证明效果最可靠的添加比例。针对当前稻田氮肥施用水平过高的问题,本文采用田间小区试验研究了目前脲酶抑制剂添加比例下稻田氮肥的减施潜力以及脲酶抑制剂的节肥增效机理。【方法】本试验在我国长江中下游的双季稻田进行,脲酶抑制剂用量NBPT为尿素用量的1%。尿素用量设五个水平为N 90、112.5、135、157.5和180 kg/hm2,分别依次记为U1、U2、U3、U4和U5,7个处理为CK(不施氮肥)、U1+UI、U2+UI、U3+UI、U4+UI、U5+UI、U5(U5为传统施氮量,N 180 kg/hm2为农民习惯施氮量),三次重复。U1~U5处理施氮量分别是在农民习惯施氮量的基础上降低50%、37.5%、25%、12.5%、0%。通过取样分析水稻分蘖期和孕穗期各处理对土壤脲酶活性、硝酸还原酶活性、土壤铵态氮含量、硝态氮含量以及微生物量碳、氮的含量,研究NBPT对水稻两个主要生育期土壤氮素供应的影响,比较各处理的产量以及氮肥利用率来得出氮肥的减施潜力,在此基础上通过逐步回归分析研究以上各指标对产量的影响,探明脲酶抑制剂(NBPT)在双季稻田的增效机理。【结果】1)在双季稻田,添加NBPT后,施氮量为N 135 kg/hm2的籽粒产量达到最高。与传统施氮(单施尿素N 180 kg/hm2)处理相比,早、晚稻可分别增产8.54%和12.87%,氮肥当季利用率分别提高6.78%和9.46%,可节约氮肥25%;2)与传统施氮相比,添加NBPT显著降低了水稻分蘖期的土壤脲酶活性和铵态氮含量,显著提高了孕穗期的铵态氮含量,而对此时期的脲酶活性无显著影响,NBPT对两个时期的硝酸还原酶活性、硝态氮含量及微生物量碳、氮含量均无明显影响,可见基施的NBPT主要是降低尿素水解速率方面效果显著,并且NBPT具有时效性,其主要是在水稻孕穗期之前起作用,在生态上较为安全;3)从各项土壤指标与水稻产量相关性的逐步回归分析结果来看,水稻分蘖期与孕穗期稻田土壤中铵态氮含量对水稻产量影响显著,而且孕穗期的影响大于分蘖期,其余指标则对产量无明显影响。【结论】由于脲酶抑制剂NBPT减缓了分蘖期尿素的水解作用,提高了孕穗期土壤中的铵态氮含量,为水稻后期生长提供充足的氮肥,在双季稻减肥方面具有显著的效果。在本试验土壤条件下,尿素中添加1%的NBPT,可在提高产量的同时,将传统施氮肥量减少25%,是适于稻田应用的脲酶抑制剂。
双季稻田甲烷排放与土壤产甲烷菌群落结构和数量关系研究
《农业环境科学学报 》 2013 北大核心 CSCD
摘要：为揭示南方双季稻田甲烷排放与土壤产甲烷菌群落结构和数量的关系,监测了双季稻田甲烷排放规律,并采用PCR-DGGE和荧光原位杂交法(FISH)分别分析了水稻不同生育期土壤产甲烷菌群落结构和数量的变化特征。结果表明:早晚稻生育期内的甲烷排放总量分别为9.28g·m-2和7.78g·m-2。早晚稻生育期内产甲烷菌的群落结构和种群数量均存在一定的季节变化,以水稻生长旺盛期群落结构复杂、数量多,其中水稻移栽20d左右土壤产甲烷菌数量最多,早、晚稻分别为1.14×107个·g-1干土和6.72×106个·g-1干土,均显著高于当季其他生育期。早稻生育期内产甲烷菌的群落结构多样性比晚稻复杂,数量比晚稻多,这与双季稻田的甲烷排放规律一致。稻田甲烷排放量与稻田土壤产甲烷菌的数量存在显著的正相关关系,而与群落结构没有显著相关性。因此,控制稻田产甲烷菌数量可以有效减少甲烷的排放量。
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脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田氨挥发的影响
《植物营养与肥料学报 》 2013 北大核心 CSCD
摘要：采用密闭室间歇通气法和15N标记技术研究了尿素施入稻田后氨挥发损失特征以及脲酶抑制剂(N-丁基硫代磷酰三胺,NBPT)和硝化抑制剂(3,4-二甲基吡唑磷酸盐,DMPP)对稻田氨挥发损失的影响。结果表明,稻田施用尿素后第4天氨挥发速率达到峰值,氨挥发损失主要发生在施肥后21天内。与单施尿素处理相比,添加NBPT处理的氨挥发速率峰值降低27.04%,累积氨挥发损失量降低21.65%;NBPT与DMPP配施时,氨挥发速率峰值降低12.95%,累积氨挥发损失量降低13.58%;而添加DMPP时,氨挥发速率峰值增加23.61%,累积氨挥发损失量与单施尿素的差异不显著。相关性分析表明,地表水中铵态氮浓度和pH值与氨挥发速率均达极显著正相关,说明二者是影响氨挥发速率的主要因素,而气温、地温和水温与氨挥发速率的相关性不显著。与单施尿素相比,添加脲酶抑制剂可显著增加稻谷产量。脲酶抑制剂与硝化抑制剂配合施用可更有效地提高氮肥的回收率。综合降低氨挥发、提高水稻产量及地上部氮肥回收率的效果,添加脲酶抑制剂以及脲酶抑制剂与硝化抑制剂配施的两个处理效果较为理想,硝化抑制剂不宜单独添加。
种植利用紫云英对稻田土壤微生物及酶活性的影响
《中国土壤与肥料 》 2012 北大核心 CSCD
摘要：为研究种植利用紫云英对稻田土壤的培肥作用,设不种紫云英不施化肥(对照)、种植紫云英不施化肥(紫云英)、不种紫云英施化肥(单施化肥)、种植紫云英同时施化肥(紫云英+化肥)4个处理,分析了各处理在紫云英苗期、紫云英盛花期、早稻收获期、晚稻收获期的土壤养分、酶活性、微生物数量。结果表明,与对照相比,施化肥及种植翻压紫云英均能改善土壤养分状况,紫云英与化肥配施效果最好,能够明显提高土壤速效磷、速效钾、全氮含量。施用化肥或种植翻压紫云英均能促进微生物生长,4个处理中以紫云英+化肥处理对土壤微生物生长有较好的促进作用,其次为单施化肥处理。
