全 文 ：氮肥调控剂对潮褐土中不同氮源氮素转化
及油菜生长的影响*
孙志梅**摇 张摇 阔摇 刘建涛摇 司焕森摇 王艳群
(河北农业大学资源与环境科学学院, 河北保定 071001)
摘摇 要摇 采用土壤培养和盆栽试验相结合的方法,研究了硝化抑制剂双氰胺(DCD)与纳米碳
配合施用对尿素和碳酸氢铵在华北平原典型土壤潮褐土中转化的调控效果及其对油菜生长
的影响.结果表明: 尿素和碳酸氢铵在施入土壤后的 2 周内,土壤无机氮的供应强度差别较
大,2 周以后则基本相似. 2 种氮源对油菜生长及氮素利用的影响在生育前期(播种后 34 d)差
异显著,但最终达到商品生物量收获时,氮源之间差异不大. DCD对尿素和碳酸氢铵在潮褐土
中的转化表现出显著的硝化抑制作用,其抑制强度和有效抑制时间随 DCD 用量的增加而增
强,且以对碳酸氢铵施入土壤后的硝化抑制效果更好.在本研究条件下,DCD用量以占肥料纯
氮量的 1. 0% ~1. 5%相对较佳,可显著提高油菜产量,改善叶色,降低植株硝酸盐含量,提高
氮肥利用率.纳米碳与 DCD配合施用对土壤铵氧化有明显的协同抑制效果,且可以显著刺激
油菜前期的生长发育和氮素利用,降低油菜硝酸盐含量.
关键词摇 双氰胺摇 纳米碳摇 尿素摇 碳酸氢铵摇 油菜摇 氮肥利用率
文章编号摇 1001-9332(2012)09-2497-07摇 中图分类号摇 S143郾 1, S606摇 文献标识码摇 A
Effects of nitrogen regulators on fertilizer nitrogen transformation in meadow cinnamon soil
and on pakchoi growth. SUN Zhi鄄mei, ZHANG Kuo, LIU Jian鄄tao, SI Huan鄄sen, Wang Yan鄄
qun ( College of Resource and Environmental Science, Hebei Agricultural University, Baoding
071001, Hebei, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(9): 2497-2503.
Abstract: Soil incubation test and pot experiment were conducted to investigate the effects of dicya鄄
ndiamide (DCD) and its combination with nano鄄carbon on the transformation of fertilizers ( urea
and ammonium bicarbonate) nitrogen (N) in meadow cinnamon soil, a typical soil type in North
China Plain, and on the growth of pakchoi (Brassica chinensis). In the first two weeks after apply鄄
ing urea and ammonium bicarbonate, the soil NH4 + 鄄N and NO3 - 鄄N contents varied greatly, but lit鄄
tle variation was observed since then. The effects of the applied fertilizer N on the pakchoi growth
and its N use efficiency differed significantly at early growth stages, but had little difference at har鄄
vesting stage. The DCD inhibited the transformation of the fertilizer N (especially ammonium bicar鄄
bonate N) into nitrate markedly, and this effect increased with increasing DCD dose. Under the
conditions of our experiment, the optimal application rate of DCD was 1. 0-1. 5% of applied fertil鄄
ize N, which could increase the pakchoi yield significantly, improve the leaf color, decrease the
plant nitrate contents, and increase the fertilizer N use efficiency. The combination of DCD and
nano鄄carbon exerted a synergistic effect on inhibiting soil ammonium oxidation, and also, promoted
the pakchoi growth and N utilization at early growth stages significantly and decreased the plant ni鄄
trate level at harvesting stage.
Key words: dicyandiamide; nano鄄carbon; urea; ammonium bicarbonate; pakchoi; fertilizer N use
efficiency.
*河北省自然科学基金项目(D200800034)和公益性行业科研专项基金项目(201103003)资助.
**通讯作者. E鄄mail: sunzhm2002@ yahoo. com. cn
2012鄄02鄄27 收稿,2012鄄06鄄29 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 9 月摇 第 23 卷摇 第 9 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2012,23(9): 2497-2503
摇 摇 氮肥的施用在促进现代农业生产发展中发挥了
重要作用,但较低的氮肥利用率造成的资源、能源的
巨大浪费以及农产品和环境的污染问题[1-3],却成
了低碳经济时代一个不容忽视和亟待解决的问题.
造成此种现状的原因,固然与农业生产中普遍存在
的氮肥施用不合理现象密不可分,但普通氮肥施入
土壤后的转化过程也是不容忽视的一个重要方
面[4] .因此,近年来人们试图从肥料工艺上,比如通
过增大肥料颗粒粒径、包膜或添加生物化学调控剂
等各种技术手段来改善氮肥施入土壤后的转化过程
和养分供应过程,以提高氮肥利用率.目前缓 /控释
肥料、稳定肥料的相关研究均已取得到明显进
展[5-7] .
稳定肥料是向氮肥中添加脲酶 /硝化抑制剂调
控氮素转化,实现氮肥缓释长效的肥料[8] . 该类肥
料在提高氮肥利用率、缓解氮肥污染等方面的良好
性能已被国内外众多研究所证实[9-11] .但该类肥料
发展的限制因素在于,目前发现的经济、高效且环境
友好的脲酶 /硝化抑制剂品种有限,且其施用效果和
有效调控时间受化合物本身的理化特性、土壤环境
条件、植物种类等诸多因素的影响[12] . 如硝化抑制
剂双氰胺(dicyandiamide,DCD)在有机质含量较高
的砂壤土中,其降解速度明显快于有机质含量较低、
质地较粗的沙土[13],对前者硝化过程的抑制强度也
较差[14],且与土壤 pH 表现出了显著的相关性[15] .
以碳酸氢铵为氮源时,DCD 对中壤土中的硝化抑制
效果优于砂壤土和轻粘土[16],但以硫酸铵为氮源
时,DCD对不同质地土壤硝化作用的抑制率则表现
为砂土>黏土>壤土,且在不同质地土壤上 DCD 表
现出了明显不同的剂量效应[17] . DCD的降解速度较
快,且对环境温度非常敏感,在早春或晚秋的有效抑
制时间和施用效果明显优于晚春或夏季气温较高时
的效果[18] .由此看来,尽管 DCD 作为硝化抑制剂已
被应用于稳定肥料生产中,但在不同环境条件下的
应用效果以及最佳施用条件等均需要在具体环境下
具体分析. DCD在华北平原典型土壤潮褐土上的施
用效果如何,最佳施用剂量是多少,对不同品种氮肥
的调控效果如何,以及如何进一步改善双氰胺的硝
化抑制效果、延长其有效抑制时间等,目前相关研究
较少.为此,本文采用土壤培养与盆栽试验相结合的
方法,以潮褐土作为供试土壤,以纳米碳作为 DCD
可能的增效剂,探讨尿素和碳酸氢铵两种主要氮肥
品种施入土壤后的转化过程,氮肥调控剂对两种不
同氮肥的调控效果,以及对油菜生长的影响,旨在为
今后农业生产中氮肥的高效管理与利用提供理论依
据和技术支撑.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
供试油菜品种为日本华王,从种子市场购买.供
试土壤采自河北农业大学教学试验农场,为潮褐土,
将鲜土剔除杂物及残留根系,过 10 目筛备用. 土壤
基本理化性质为 pH(土水比 1 颐 2. 5)8. 31,有机质
16. 33 g·kg-1,全氮 1. 18 g·kg-1,碱解氮 117. 88
mg·kg-1,NH4 + 鄄N 3. 96 mg·kg-1,NO3 - 鄄N 33郾 80
mg·kg-1,速效磷 14郾 93 mg·kg-1,速效钾 110郾 14
mg·kg-1 .试验用尿素、碳酸氢铵、磷酸二氢钾以及
硝化抑制剂 DCD均为分析纯试剂,纳米碳由北京华
龙科技有限公司提供,主要成分为碳元素,为球状纳
米碳,因其呈纳米级分布,因此具有很高的化学活性
和对土壤中矿质离子极强的吸附能力[19] .
1郾 2摇 试验设计
1郾 2郾 1 土壤培养试验摇 试验设 5 个处理:1)N:单施
氮素;2)NI1:氮素配施 DCD,DCD 用量为纯 N 量的
0. 5% ;3)NI2:氮素配施 DCD,DCD用量为纯 N量的
1. 0% ;4)NI3:氮素配施 DCD,DCD用量为纯 N量的
1. 5% ;5)NI2+Nc:氮素配施 DCD 和纳米碳,DCD 用
量为纯 N 量的 1. 0% ,纳米碳用量为纯 N 量的
0郾 3% . DCD 用量和纳米碳用量分别参考文献[20-
21].氮源分为尿素和碳酸氢铵,因此试验共 10 个
处理,每处理 3 个重复,随机排列.
按每 kg 风干土施用 0. 15 g N、0. 10 g P2O5 和
0. 07 g K2O 折算,将氮肥(尿素和碳酸氢铵)、磷酸
二氢钾和氮肥调控剂与土壤充分混匀后装入 20 cm
伊20 cm盆中,每盆装土 3 kg,土壤含水量为田间最
大持水量的 60% ,在自然环境下进行培养. 装土前
盆中套上塑料袋,防止浇水时水分通过底部的排水
孔外溢,造成硝酸盐的淋溶损失.试验期间根据土壤
水分情况及时补充水分,各处理等量浇水,下雨时用
遮雨棚遮雨. 于试验开始后 3、7、14、23、34 和 42 d
分别取土,测定土壤 NH4 + 鄄N和 NO3 - 鄄N含量.
1郾 2郾 2 油菜盆栽试验 摇 在土壤培养试验的基础上,
增加一个只施磷钾肥而不施氮肥的处理作为对照
(CK),以便计算氮肥利用率.因此,本试验共 11 个
处理,每处理 8 个重复,随机区组排列.
肥料、氮肥调控剂用量及水分管理均同土壤培
养试验,于 4 月 13 日播种油菜,全部出苗后定苗,每
盆 5 株.分别在油菜播种后的 34 和 42 d 进行破坏
8942 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
性取样,每次 4 个重复,测产并测定植株的全氮含
量,同时取土样测定土壤的 NH4 + 鄄N 和 NO3 - 鄄N 含
量,于 5 月 25 日油菜收获前用 SPAD鄄502 型手持叶
绿素仪测定油菜叶片的叶绿素含量,收获后测定植
株的硝酸盐含量.
1郾 3摇 测定项目及方法
土壤 NH4 + 鄄N和 NO3 - 鄄N含量用 0. 01 mol·L-1
CaCl2 溶液浸提,AA3 连续流动分析仪测定;油菜硝
酸盐含量测定采用紫外分光光度法;油菜全 N 含量
测定采用 H2SO4 鄄H2O2 消煮、凯氏定氮法[22],并根据
植株的氮累积量和产量计算氮肥表观利用率和农学
效率,计算公式如下[23]:
N肥表观利用率=(施 N处理植株的累积吸氮量-
不施 N处理植株的累积吸氮量) /施 N量伊100%
氮肥农学效率(ANUE,kg·kg-1) = (施氮处理
产量-不施氮处理产量) /施氮量
1郾 4摇 数据处理
采用 Excel 2003 和 SPSS 16. 0 软件对数据进行
统计分析,采用 Duncan法进行方差分析和多重比较
(琢=0. 05).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 氮肥调控剂的施用对土壤氮素转化的影响
2郾 1郾 1 土壤 NH4 + 鄄N含量的变化摇 由图 1 可以看出,
在土壤培养试验中,以尿素为氮源时,培养 3 d,施用
DCD处理的土壤 NH4 + 鄄N含量均显著低于单施氮素
的 N处理;当 DCD 用量较低时,即 NI1、NI2 和 N 处
理均在培养 3 d 土壤 NH4 + 鄄N 含量达到峰值,而 NI3
和 NI2+Nc处理的土壤 NH4 + 鄄N含量在培养 7 d达到
峰值,说明较高的硝化抑制剂用量对尿素水解起到
了一定的延缓作用,而纳米碳与较低用量硝化抑制
剂配合施用同样可以起到延缓尿素水解的效果.
NI1、NI2 和 NI3 处理的土壤 NH4 + 鄄N含量分别于培养
7、14 和 23 d 接近 N 处理水平,说明随 DCD 用量的
增加,对铵氧化的有效抑制时间逐渐延长,而 DCD
与纳米碳的配合施用对土壤铵氧化的有效抑制时间
可延长至施肥后的 1 个月左右.
以碳酸氢铵为氮源时,培养 3 d,各处理土壤
NH4 + 鄄N含量差异不显著. 3 d 后,施用 DCD 处理开
始表现出对土壤铵氧化的抑制作用,NI1、NI2 和 NI3
处理的有效抑制时间分别为 23、34 和 42 d. 与尿素
作氮源的结果相似,DCD 与纳米碳配合施用也表现
出明显的对土壤铵氧化抑制的协同作用,这种协同
抑制效果持续到培养 42 d,其土壤 NH4 + 鄄N 含量仍
显著高于 N处理.
单施氮素处理下,碳酸氢铵为氮源的土壤 NH4 +鄄N
含量在培养 3和 7 d均显著高于尿素处理,培养 14 d
后,2种氮肥处理的土壤 NH4 +鄄N含量差异不显著;而
施用 DCD以及 DCD与纳米碳配合施用时,以碳酸氢
铵为氮源的土壤 NH4 +鄄N含量在培养 3、7 和 14 d 均
显著高于以尿素为氮源的各处理,说明同等剂量的
图 1摇 不同处理土壤铵态氮和硝态氮含量的变化
Fig. 1摇 Changes of soil ammonium and nitrate content in different treatments.
a)尿素 Urea; b)碳酸氢铵 Ammonium bicarbonate. 下同 The same below.
99429 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 孙志梅等: 氮肥调控剂对潮褐土中不同氮源氮素转化及油菜生长的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
硝化抑制剂对源于碳酸氢铵的铵氧化的抑制作用明
显强于对尿素水解的铵氧化的抑制.
2郾 1郾 2 土壤 NO3 - 鄄N含量的变化摇 由图 1 可以看出,
无论是尿素,还是碳酸氢铵作氮源,各处理的土壤
NO3 - 鄄N含量均在培养 14 或 23 d 达到峰值.随 DCD
用量的增加,土壤 NO3 - 鄄N含量逐渐降低,说明 DCD
及其与纳米碳配施对尿素和碳酸氢铵在潮褐土中的
转化均表现出一定的硝化抑制作用,而且抑制效果
随 DCD用量的增加而增强. 但是,这种效应仅持续
到培养 23 d内.培养 34 和 42 d,施用 DCD处理的土
壤硝态氮含量高于单施氮素处理,这可能与前期
DCD的施用抑制了土壤铵的氧化,从而影响了整个
土壤氮的内循环有关[24] . DCD与纳米碳配合施用处
理的土壤 NO3 - 鄄N 含量在整个培养期间一直保持较
低水平,说明 DCD与纳米碳结合对土壤硝化作用有
较好的协同抑制效果,其原因可能是纳米碳的施用
影响了土壤微生物种群数量与活性,进而影响了微
生物固持氮量[24],或者是纳米碳本身对土壤氮的吸
附作用,影响了土壤氮的循环.
2郾 1郾 3 种植和不种植油菜的土壤无机氮含量比较摇
由于土壤的硝化作用强度较高,培养 34 和 42 d,在
土壤培养试验和盆栽试验中,各处理土壤铵态氮含
量均接近土壤本底值.由图 2 可以看出,种植油菜后
各处理土壤硝态氮含量基本上均显著低于不种植油
菜的处理.其原因可能与油菜对土壤氮的吸收有关,
也可能与油菜根系的分泌作用影响了根际土壤微生
物的种群数量和活性,促进了土壤微生物对氮的固
持有关[24] .
图 2摇 种植和不种植油菜的土壤硝态氮含量比较
Fig. 2摇 Comparison of soil nitrate content under pakchoi plant鄄
ing and no pakchoi planting.
玉:土培 34 d The 34th day in soil incubation test; 域:盆栽 34 d The
34th day in pot experiment; 芋:土培 42 d The 42th day in soil incuba鄄
tion test; 郁:盆栽 42 d The 42th day in pot experiment.
2郾 2摇 氮肥调控剂对油菜生长的影响
由表 1 可以看出,与不施用氮肥的对照相比,各
施氮处理的油菜生物量均显著提高,其中,播种后
34 和 42 d,各施氮处理的油菜鲜质量分别提高
41郾 3% ~ 184郾 0%和 296. 0% ~ 370. 3% . 播种后 34
d,尿素作氮源的各处理油菜干质量均显著高于碳酸
氢铵作氮源的各处理,而播种后 42 d,油菜达到商品
生物量收获时,2种氮源之间相应各处理的生物量
表 1摇 各处理油菜生物量和叶绿素含量
Table 1摇 Pakchoi biomass and chlorophyll content in different treatments
N源
N source
处理
Treatment
播种后 34 d
34 days after planting
鲜质量
Fresh mass
(g·pot-1)
干质量
Dry mass
(g·pot-1)
播种后 42 d
42 days after planting
鲜质量
Fresh mass
(g·pot-1)
干质量
Dry mass
(g·pot-1)
SPAD值
SPAD
value
尿素 CK 21. 4依1. 2d 1. 5依0. 0c 24. 9依2. 6c 2. 6依0. 3c 34. 7依1. 7c
Urea N 36. 2依2. 1c 2. 2依0. 2b 98. 7依5. 1b 5. 3依0. 1b 36. 7依0. 8b
NI1 41. 6依2. 1b 2. 4依0. 1b 101. 2依6. 7b 5. 6依0. 2ab 37. 4依0. 7b
NI2 42. 3依1. 0b 2. 5依0. 1b 116. 5依1. 8a 6. 1依0. 2a 39. 2依0. 4a
NI3 40. 6依4. 8b 2. 6依0. 3b 106. 1依3. 9b 5. 3依0. 6b 35. 6依2. 0bc
NI2 +Nc 60. 7依0. 9a 3. 4依0. 1a 117. 2依8. 6a 5. 8依0. 4ab 39. 3依0. 4a
碳酸氢铵 N 30. 2依2. 1c 1. 6依0. 0e 104. 6依1. 1a 5. 3依0. 5b 35. 7依2. 2b
Ammonium NI1 32. 1依1. 3c 1. 9依0. 1d 110. 6依1. 0a 5. 7依0. 2ab 35. 7依1. 2b
bicarbonate NI2 36. 8依2. 6b 2. 3依0. 1c 111. 3依10. 3a 6. 0依0. 3a 36. 1依1. 7b
NI3 42. 4依1. 1a 2. 5依0. 0b 106. 5依6. 2a 5. 7依0. 3ab 34. 5依1. 5b
NI2 +Nc 46. 5依3. 5a 2. 6依0. 1a 111. 3依3. 4a 6. 0依0. 4a 40. 0依1. 2a
同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0. 05) Different small letters in the same column meant significant difference at 0. 05 level. 下同 The
same below.
0052 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
差异不大,说明 2 种氮源对油菜的最终产量影响不
明显. DCD的施用表现出了促进油菜生长的趋势.
以尿素为氮源时,播种后 34 和 42 d均以 NI2 处理的
生物量最大,与等氮量的 N 处理相比,油菜鲜质量
分别提高 16. 7%和 18. 0% ,干质量分别提高 10. 7%
和 15. 6% ;以碳酸氢铵为氮源时,播种后 34 d以 NI3
处理的生物量最大,而播种后 42 d,NI1、NI2 和 NI3
与 N处理之间的鲜质量差异不显著,而 NI2 干质量
显著提高.
摇 摇 DCD与纳米碳配合施用对油菜生长有显著的
促进作用,其中,播种后 34 d,对油菜生长的促进作
用更为明显.以尿素为氮源时,与 N 处理相比,播种
后 34 d的油菜鲜质量和干质量分别提高 67. 7%和
50. 0% ,与 NI2 处理相比,分别提高 43郾 7% 和
35郾 5% ;以碳酸氢铵为氮源时,与 N 处理相比,播种
后 34 d的油菜鲜质量和干质量分别提高 53. 7%和
61. 0% ,与 NI2 处理相比,分别提高 26. 2% 和
15郾 8% .其原因是与纳米碳本身促进了油菜的生长
有关,还是与 DCD配合施用后对氮转化的协同调控
作用所致,还有待于进一步研究.
对油菜收获前的叶绿素含量进行测定,结果表
明,除 NI2 处理外,2 种氮源之间相应各处理对油菜
叶色的影响差异不大.以尿素为氮源时,NI2 处理以
及 DCD与纳米碳配合施用的 SPAD 值显著高于其
他处理;以碳酸氢铵为氮源时,则表现为 DCD 与纳
米碳配合施用的 SPAD值显著高于其他处理.
2郾 3摇 氮肥调控剂对油菜氮素利用的影响
由表 2 可以看出,从播种后 34 d 到 42 d,随着
油菜的生长发育,其植株氮含量显著下降,这是由于
生物量的增加导致的稀释效应. 无论是以尿素为氮
源,还是碳酸氢铵为氮源,与不施氮肥的对照相比,
氮肥的施用均显著促进了油菜对氮素的吸收累积.
播种后 34 d,与 N 处理相比,2 种氮源的 NI1和 NI2
处理的植株氮含量变化不大,但 NI3 处理的氮含量
均显著提高;播种后 42 d,调控剂的施用使植株氮含
量均表现出一定的增加趋势,但与 N 处理相比,除
碳酸氢铵作氮源时的 NI3 处理外,差异均不显著. 2
种氮源之间比较,除播种后 34 d 碳酸氢铵作氮源时
NI2+Nc的植株氮含量显著高于尿素作氮源的相应
处理外,其他各相应处理之间差异不大.
摇 摇 与播种后 34 d相比,播种后 42 d的油菜对氮肥
的表观利用率显著提高. 氮肥调控剂的施用使氮肥
的表观利用率表现出了一定的增加趋势.其中,播种
后 34 d,两种氮源处理均以 NI2+Nc处理氮肥表观利
用率最高,NI3 处理其次,显著高于 N 处理;播种后
42 d,与 N处理相比,以尿素作氮源的 NI2 和 NI2+Nc
处理氮肥表观利用率分别提高了 10. 3%和 7. 0% ,
以碳酸氢铵为氮源时分别提高了 9. 8%和 12. 9% .
氮肥农学效率又称氮肥生产效率,是单位施氮
量所生产的作物产量,能较好地反映肥料的实际生
产效果.氮肥农学效率越高,其农业效率就越高,相
对的经济效益也就越好[25] . 由表 2 可以看出,无论
是尿素还是碳酸氢铵作氮源,播种后 34 d,DCD 及
其与纳米碳配合施用下,氮肥农学效率均得到了显
著提高;播种后 42 d,NI2 和 NI2 +Nc 处理的氮肥农
学效率差异不显著,但高于其他各处理.
2郾 4摇 氮肥调控剂对油菜硝酸盐含量的影响
叶菜类蔬菜的硝酸盐含量是衡量蔬菜品质的一
个重要指标,而硝酸盐含量的高低受氮肥施用技术
的影响显著[26] .由表3可以看出,与对照相比,施用
表 2摇 各处理油菜植株氮含量及氮肥利用效率
Table 2摇 Pakchoi plant N content and N use efficiency in different treatments
N源
N source
处理
Treatment
播种后 34 d摇 34 days after planting
植株氮含量
N content
(g·kg-1)
表观利用率
ARE
(% )
农学效率
ANUE
(kg·kg-1)
播种后 42 d摇 42 days after planting
植株氮含量
N content
(g·kg-1)
表观利用率
ARE
(% )
农学效率
ANUE
(kg·kg-1)
尿素 CK 25. 7依2. 7d - - 14. 8依0. 2b - -
Urea N 47. 1依1. 2b 15. 3依3. 1c 30. 4依4. 2c 40. 6依1. 4a 38. 8依1. 9a 151. 3依10. 5c
NI1 47. 2依0. 8b 16. 7依2. 3bc 41. 4依4. 4b 42. 3依1. 8a 38. 8依0. 4a 156. 6依13. 7c
NI2 47. 5依0. 9b 16. 8依1. 2bc 42. 9依2. 1b 41. 6依3. 1a 42. 8依2. 4a 187. 8依3. 7a
NI3 50. 2依0. 5a 19. 4依1. 2a 42. 8依5. 3b 42. 2依2. 3a 41. 0依2. 8a 166. 4依8. 0b
NI2 +Nc 44. 1依1. 9c 22. 2依1. 6a 80. 7依1. 8a 42. 7依2. 1a 41. 5依2. 8a 189. 3依17. 6a
碳酸氢铵 N 47. 1依1. 1b 8. 4依1. 0c 18. 1依4. 3d 39. 6依0. 8b 37. 9依0. 8b 163. 3依2. 2b
Ammonium NI1 48. 3依0. 1b 13. 6依2. 4b 21. 9依2. 8d 42. 5依1. 9ab 41. 0依1. 2a 175. 8依2. 0a
bicarbonate NI2 47. 6依0. 6b 15. 2依1. 1b 31. 6依5. 4c 42. 5依0. 4ab 41. 6依1. 4a 177. 2依21. 2a
NI3 51. 4依1. 9a 18. 2依0. 8a 43. 2依2. 3b 43. 7依3. 3a 41. 1依1. 2a 167. 4依12. 7b
NI2 +Nc 47. 8依1. 3b 19. 9依2. 1a 51. 4依7. 1a 41. 1依0. 2ab 42. 8依1. 4a 177. 2依7. 0a
ARE: Apparent recovery efficiency; ANUE: Agronomic nitrogen use efficiency.
10529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 孙志梅等: 氮肥调控剂对潮褐土中不同氮源氮素转化及油菜生长的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 各处理油菜硝酸盐含量
Table 3 摇 Pakchoi plant nitrate content in different treat鄄
ments
N源
N source
处理
Treatment
硝酸盐含量
Nitrate content
(滋g·g-1FM)
尿素 CK 490. 8依58. 5f
Urea N 1356. 1依18. 7a
NI1 1231. 8依40. 8b
NI2 1137. 1依32. 8c
NI3 972. 2依80. 0d
NI2 +Nc 864. 0依16. 2e
硝酸氢铵 CK 490. 8依58. 5e
Ammonium N 1372. 4依57. 0a
bicarbonate NI1 1224. 6依101. 5b
NI2 1123. 6依98. 7bc
NI3 996. 5依84. 4c
NI2 +Nc 788. 3依33. 8d
氮肥可使油菜的硝酸盐含量提高近 2 倍. 无论是尿
素还是碳酸氢铵作氮源,各相应处理油菜的硝酸盐
含量均基本相当,说明油菜硝酸盐含量高低受开始
供应的氮源种类影响不大,而且 DCD的施用可以使
油菜的硝酸盐含量显著降低,随 DCD 用量的增加,
硝酸盐含量降幅增大. DCD 与纳米碳配合施用对降
低硝酸盐累积的效果更为明显. 其中,与 N 处理相
比,尿素和碳酸氢铵 2 种氮源 NI2+Nc处理的油菜硝
酸盐含量分别降低 36. 3%和 42. 6% ,与 NI2 处理相
比,硝酸盐含量分别降低 24. 0%和 29. 8% .
3摇 讨摇 摇 论
在当前施用的各种氮肥品种中,铵态氮肥和产
铵态氮肥的数量占到 90%以上,而其中又以尿素和
碳酸氢铵为代表,因此,研究二者施入土壤后的转化
过程及其有效调控措施,对于实现氮肥资源的高效
管理与利用,以及改善现代农业生产中氮肥施用的
生态效益和社会效益意义重大.本研究中,在油菜整
个生育期内,尿素和碳酸氢铵施入土壤后 2 周,土壤
无机氮的供应强度(铵态氮和硝态氮含量)差别较
大,而 2 周以后则基本相似.在油菜生育前期(播种
后 34 d),碳酸氢铵作氮源处理的植株生物量、氮肥
表观利用率和农学效率均显著低于尿素作氮源的处
理,但达到商品生物量收获时(播种后 42 d),各指
标之间无显著差异,说明 2 种氮源对油菜生长及氮
素利用影响不大.在华北平原典型土壤潮褐土中,硝
化抑制剂 DCD对尿素和碳酸氢铵的转化均表现出
显著的硝化抑制作用,其抑制强度和有效抑制时间
均随 DCD施用量的增加而增强,且以对碳酸氢铵施
入土壤后的硝化抑制效果更好. 综合考虑不同用量
DCD对土壤氮转化的调控效应以及对油菜生长、硝
酸盐含量和氮素利用的影响,加之作为肥料的添加
剂必须考虑到其经济、安全和高效性等特点,认为在
本研究条件下, DCD 用量以占肥料纯氮量的
1郾 0% ~1. 5%最佳.
纳米技术是 20 世纪 80 年代末期诞生并崛起的
新技术,张夫道等[27]早在 2002 年就提出了将纳米
技术应用于肥料领域的可行性和发展前景. 由于纳
米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子隧道效应等
特性[19],使其表现出了很高的化学活性和对土壤中
矿物质离子的吸附性. 肖强等[19,28]研究表明,纳米
级材料胶结包膜缓 /控释肥料的施用可提高小麦、玉
米的产量,有效提高氮肥利用率,减少硝酸盐的淋溶
损失;刘秀梅等[29-30]研究表明,纳米碳酸钙和纳米
氧化铁与腐植酸、有机肥等配施,可促进花生分蘖,
改善花生品质,促进花生对钙、铁及氮、磷、钾养分的
吸收.王小燕等[21]研究发现,纳米碳增效尿素的施
用可缩短水稻田遇雨后的氮素流失期限,减少氮素
径流流失量,提高水稻的产量和氮肥农学效率.但纳
米材料应用于肥料领域,其施入土壤后的农学效应
机理目前还不够明确,而将纳米碳与 DCD配合施用
对土壤氮素转化的影响研究,还属首次尝试.本研究
中,二者的配施对土壤铵氧化表现出明显的协同抑
制效应,并显著促进了油菜前期的生长发育,降低了
油菜的硝酸盐含量. 因此,从蔬菜生产的安全、优质
角度考虑,纳米碳与 DCD的配合施用技术是值得关
注和进一步探讨的新技术,其调控机理也有待于进
一步研究.
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作者简介摇 孙志梅,女,1969 年生,博士,教授. 主要从事植
物营养及养分资源高效管理与利用研 究. E鄄mail:
sunzhm2002@ yahoo. com. cn
责任编辑摇 孙摇 菊
30529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 孙志梅等: 氮肥调控剂对潮褐土中不同氮源氮素转化及油菜生长的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇