硝态氮肥和什么复配效果最好？通过抑制硝化作用可以优化氮肥施用

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文 | 薛铮铮aa

氮素是植物生长发育过程中，最需要的一种重要营养元素，而玉米作为世界上最主要的农作物之一，其氮素需要量尤其显著。玉米生长虽然需要有足够的氮素供给，但是氮肥施用量过多不仅浪费了资源，而且给土壤及水体带来了严重污染。

因此研究者们发现抑制生物硝化实际上就是通过阻滞硝化过程而降低氮素损失，所以该方法还可应用于玉米氮肥输入途径的优化。

但硝化生物抑制与减少施氮量相结合的氮肥，在处理与玉米产量相结合的情况下，比常规施氮会更具有显著的优势。将这些同时经过处理后，培植的植株可生长更健壮，并可表现出更高的叶绿素含量和发达的根系。

此外，硝化生物抑制处理的组合与传统施氮肥相比，也能够显著减少土壤氮素残留量及温室气体（如氧化亚氮）的排放量。

经研究者发现硝化生物抑制这一技术组合同样降低了施氮量并能有效优化玉米氮肥输入。本处理组合在增加玉米产量及植株生长状况的同时也降低土壤及水体氮污染及温室气体排放量。

所以，在农业生产上引进硝化生物抑制技术是能够实现可持续农业发展具有非常重要的作用。但还需深入研究并通过实践验证确定硝化生物抑制剂的最佳类型及施用技术才能达到优化玉米氮肥投入量的效果。

因此，研究人员证实氮肥（N）在玉米植株中的应用是最广的（300-350Kg/公顷）。是因为其平均移动特性，在与其它营养元素相比利用率最低（40%-50%）。

如果采用随机全块设计。那么，将会选择4种产仔来代表低质量组（大小麦和翼蛾），而高质量组为4、8、12和16 mg/Ha的水稻和兰。这些所有的处理均用尿素150 kg/Ha追肥。

然后，所确定的变量是包括4NH 与硝酸盐在土壤中的浓度及玉米栽培后2周,4周,6周,8周及10周内所发生的潜在硝化作用。

那么，研究表明:NH4 的释放、硝酸盐形成和土壤可能会发生，硝化作用对劣质凋落物的添加有着较大的影响。

并且该研究表明凋落物质量输入管理后，可以应用于田间调节土壤的硝化过程，并且提高玉米植株氮利用效率潜力较大。

优化氮肥

而氮肥做为玉米植株上，应用最广泛的肥料。但由于它的迁移性，与其它的营养元素相比，氮肥的利用率最低。甚至到热带地区时，肥料氮约有50%会流失掉。

于是，研究结果表明，若25%肥料氮呈NH4 的形态存在时，小麦吸收氮量将提高35%。并通过各种努力，来达到最优化的硝化作用以获得玉米来收获福利。

而继水稻，小麦之后，玉米成为了主要的粮食作物。当某些发达国家也会用玉米来作为碳水化合物和替代食物来源。

玉米种子不仅可用作工业原料，而且把玉米和面粉或玉米淀粉混在一起，还能生成油脂。而玉米种子中也含有丰富的戊糖。并且转基因玉米也充分的得到了人们的普遍栽培作用。

正因为该玉米的种植具有重要意义，所以要不断提升产量与品质，从而才能够提升整个的人力资源品质。

于是，研究人员便想到了硝化作用。这些其实是NH4 在氧化过程中，以不断生成的二氧化氮、硝酸盐和亚硝化单胞菌属、硝化螺旋菌属的菌将NH4 以上氧化为二氧化氮−,而由硝化杆菌属的菌将2无−硝化为硝酸盐。

而硝化作用由于在降低植物氮利用效率的同时，也会造成复杂的环境问题而被视为损害因素。

通过硝化作用，约有67%氮肥料会使世界上所有的粮食作物，丧失掉气体形式、一氧化二氮、二氧化氮和N2，或者丢失的硝酸盐土层根本达不到的植物根等。

硝酸盐浸出后为碱阳离子（K 、Ca2 和Mg2 ）浸出，使碱饱和度下降，土壤酸度升高。

这些应用的合成硝化抑制剂化合物，也可有效的减少土壤氮素流失，但这些坏处就是价格较高。并且对n2固定剂细菌、真菌等非靶标的微生物也有一定的危害。

而且混合咖啡场土壤的硝化潜力，较低与其表层土壤凋落物品质及土壤有机含量多样性。这表明了有机质质量调节，是可以能够抑制硝化速率和提高氮利用效率。

研究目的也是通过控制凋落物输入的剂量和质量（木质素与多酚的含量及碳氮比）。通过对玉米植株硝化作用的生物调控，达到优化氮肥输入的目的。

再通过权衡土壤氮固定化与硝化过程，来优化氮肥输入的使用，以降低土壤氮流失并降低环境影响。

完整砌块设计

研究人员便采用了随机的完整砌块设计。并依据木质素、多酚、碳和氮含量来进行筛选。

同时会发现，基础肥和施入凋落物是硝化作用底物。并在玉米作物土壤及养分需求初步分析成果的基础上，根据推算的基础肥料用量。可以知道，玉米株距为75×25 cm2。

然后在深度为0-10厘米的土壤样品中，测定了NH4 和硝酸−。最大限度地降低土壤强度以免土壤成分发生变化。取5克土样，用20 ml KCL 3M溶液摇匀1分钟，加入两滴甲苯，防止矿化和硝化过程，允许放置过夜，然后用Whatman-42滤纸过滤

将NH4 和硝酸盐−的浓度在土壤生育性实验室测量时，可以使用λ535 mm上的分光光度计。

结果和讨论

从表格中可以看出，所用凋落物的木质素，多酚和碳氮比的含量存在差异。垃圾分解率是由垃圾的质量或可溶性碳水化合物、氨基酸、活性多酚、木质素，以及碳比高质量垃圾分类比率C/N低于25%，木质素<15%，多酚<3%时，它们会迅速分解。

所以，从木质素含量和碳氮比含量来看，水稻的茎秆和柚木的品质较低，黄花的品质较好。但这也代表了凋落物质量的不同会导致4NH 释放的方式也不相同，这可能对硝化的速率产生了调控作用。

于是可推算出，停留时间NH4 土壤，再通过矿化率值为NH4 （1/k）的计算，除垃圾干草外，仅有1.4~1.9周到2.1周时。优质凋落物（白蚁和白杨）在施药后的第六周，4 NH 浓度升高。

另一方面，加入了低质量凋落物（小麦和水稻），从实验开始到实验结束（10周内），导致4 NH 的稳定。所以，研究结果表面，不同培养的时间也显著影响了NH4 土壤浓度的处理（p<0.01）。但培养时间并不能真正影响土壤中NH4 的富集。因为NH4 和无凋落物、无尿素，并且在NH4 浓度上没有太大的差别，而且NH4 平均的浓度在35 mg/Ha左右。

到第二周时，NH4 的浓度会高于第一周。第六周时，随着低剂量的处理（4 mg/Ha），NH4 浓度增加，第10周，再通过高剂量处理（16 mg/Ha），开始慢慢矿化。并随着NH4 的浓度增加，硝酸盐浓度也逐渐呈上升趋势。

表中是凋落物质量分析结果。

表中是不同凋落物质量土壤中4 NH 矿化率。

图中是添加不同质量和剂量的凋落物后，土壤中NH 浓度（用原子量校正）。

而土壤上不同的格局个体差异也较大。在早期的培养中，一般认为高浓度的NH4 来自碱性，肥料尿素的水解。并且到了第二周时，高浓度NH4 还认为是尿素水解所致的碱性肥料。

第二周及第四周，优质胎砂处理后，并通过高剂量的处理后，铵根 浓度由42提高至50mg/公顷，并且用了对照试验后，可以从21.9增加到10.85mg/公顷。也就表面，90%提高到了361%。但这样的迹象却在培养了6周后，各处理中NH4 含量不断降低。

于是，研究人员发现到，土壤的浓度正好在第二周达到最低值，到了第六周时，又升至最高值。而NH4 的含量下降，硝酸盐含量却升高，这也就说明土壤中NH4 的转变为硝酸盐。

研究人员发现到，硝酸盐对孵育的时间、剂量及浓度均有显著差异（p<0.01）。不同种类及用量凋落物的硝酸盐开始增多，并且从第二周到第四、六周确实开始。（低质量）219mg/kg（水稻）、309mg/kg（水稻）和246mg/kg）的土壤硝酸盐−浓度为14mg/kg（145mg/kg）。

表明该过程没有快速固定在有机物分解过程中同化的NH4 ，并且土壤的微生物需要约1部分N来形成生物量的新生长（或C/N = 8/1）。

也有人指出，整个C只同化了大约三分之一的C用于细胞建造者，剩下的将被释放为二氧化碳。

所以，每24克碳，土壤微生物都需要1gr左右的氮，才能在土壤中加入比碳氮高的有机物，并且微生物能够从土壤溶液中固定NH4 。

再通过施用化肥或有机材料、吸收根、微生物、固着或硝化速率等因素使硝酸盐−在土壤中富集会提高基于NH4 以上土壤可用性。

但其升高不一定正比于NH4 有效性，硝化作用持续时间还依赖于细菌硝化作用是否存在及土壤条件。硝化作用细菌的生长速度很慢，因此硝化作用一般是在土壤加入NH4 数日之后才可以进行。

土壤的潜在硝化作用

土壤中的NO3-浓度在第2周时达到最低浓度，并在第6周达到峰值。随着NH4 浓度的降低，NO3-浓度的增加表明土壤中NH4 向NO3-的转化过程。

从分析结果可以看到，NO3-浓度在孵育时间、添加剂量和添加物等类型方面的差异，非常显著（p < 0.01）。在各种类型和添加剂量的添加物中，直到从第2周到第4周和第6周开始，NO3-的形成呈现出逐渐增加的趋势，

但低质量的添加物，始终导致土壤中较低于平均NO3-浓度（145 mg/kg），相比之下，高质量添加物的添加剂量越高，形成的NO3-量就越大。

所以在有机物分解过程中，每个8C的部分固定住了NH4 ，土壤微生物在合成新的生物量（或C/N比=8/1）时会需要约1份N。

并且在固定的C中只有约1/3用于细胞构建，其余部分将释放为CO2。因此，对于每24克的C，土壤微生物大约需要1克的N，所以，将高C/N比的有机物添加到土壤中，会导致土壤溶液中的NH4 被微生物固定。

并且NO3-浓度取决于NO3-的肥料或有机材料的添加量、根系吸收、微生物活动以及硝化速率的大小。随着NO3-的合成，将随着土壤中NH4 的可利用性会增加而增加。

然而，增加并不一定与NH4 的可利用性成正比，因为硝化的发生时间也取决于细菌硝化和土壤原本存在的条件。所以导致硝化细菌生长的非常缓慢，也因此通常在添加NH4 后的几天内才发生硝化过程。

结论

相对于常规施氮肥，硝化生物抑制和降低施氮量组合对提高玉米产量表现明显优势。同时在此处理组合中植株生长状况较强健，显示叶绿素含量较高，根系发达。另外硝化生物抑制处理组合较传统施氮肥显著降低土壤氮素残留量和温室气体（如氧化亚氮）排放。

因此硝化生物抑制技术，在农业生产上的引入，对于可持续农业的发展至关重要。但还需深入研究并通过实践验证确定硝化生物抑制剂的最佳类型及施用技术才能达到最佳玉米氮肥投入量优化结果。