留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

生化抑制剂和腐植酸联合添加对尿素在黑土水稻种植中氮素供应稳定性的影响

肖富容 李东坡 杜艳娣 薛妍 宋玉超 张可 李永华 郑野 张金明 崔永坤

肖富容, 李东坡, 杜艳娣, 薛 妍, 宋玉超, 张 可, 李永华, 郑 野, 张金明, 崔永坤. 生化抑制剂和腐植酸联合添加对尿素在黑土水稻种植中氮素供应稳定性的影响[J]. 土壤通报, 2022, 53(5): 1113 − 1122 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021061301
引用本文: 肖富容, 李东坡, 杜艳娣, 薛 妍, 宋玉超, 张 可, 李永华, 郑 野, 张金明, 崔永坤. 生化抑制剂和腐植酸联合添加对尿素在黑土水稻种植中氮素供应稳定性的影响[J]. 土壤通报, 2022, 53(5): 1113 − 1122 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021061301
XIAO Fu-rong, LI Dong-po, DU Yan-di, XUE Yan, SONG Yu-chao, ZHANG Ke, LI Yong-hua, ZHENG Ye, ZHANG Jin-ming, CUI Yong-kun. Effects of Combined Addition of Biochemical Inhibitors and Humic Acids on Nitrogen Supply by Stability Urea for Rice in Black Soil[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(5): 1113 − 1122 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021061301
Citation: XIAO Fu-rong, LI Dong-po, DU Yan-di, XUE Yan, SONG Yu-chao, ZHANG Ke, LI Yong-hua, ZHENG Ye, ZHANG Jin-ming, CUI Yong-kun. Effects of Combined Addition of Biochemical Inhibitors and Humic Acids on Nitrogen Supply by Stability Urea for Rice in Black Soil[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(5): 1113 − 1122 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021061301

生化抑制剂和腐植酸联合添加对尿素在黑土水稻种植中氮素供应稳定性的影响

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021061301
基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFD0200707)资助
详细信息
    作者简介:

    肖富容(1997−),男,满族,辽宁本溪人,硕士研究生,主要从事植物营养与新型肥料研究。E-mail: xiaofurong0911@163.com

    通讯作者:

    E-mail: lidp@iae.ac.cn

  • 中图分类号: S511

Effects of Combined Addition of Biochemical Inhibitors and Humic Acids on Nitrogen Supply by Stability Urea for Rice in Black Soil

  • 摘要:   目的  研究同时添加不同种生化抑制剂和腐植酸后尿素在黑土区水田的施用效果,为黑土区稻田新一代高效稳定性尿素肥料的研制提供理论依据。  方法  采用盆栽方法,以不施氮肥(CK)及施用尿素(N)为对照,通过测定水稻土中的氮素转化特征及水稻生理指标、产量及氮肥利用效率等的影响,探究添加腐植酸(HA)、N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和2-氯-6-三甲基吡啶(CP)及腐植酸分别与三种生化抑制剂组合制成的7种稳定性尿素肥料改善氮素供应稳定性的差异。  结果  ①相比单施普通尿素,添加腐植酸及NBPT、DMPP、CP均能提高水稻产量、吸氮量及尿素氮肥利用效率。② 相比单独施用NBPT,尿素联合添加NBPT和腐植酸后能有效抑制土壤硝化作用,分别提高水稻株高、分蘖数和叶绿素含量1.84%、13.38%和2.80%,但会降低水稻产量、叶面积指数、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力。③ 相比单独施用DMPP,尿素联合添加腐植酸、DMPP能分别提高水稻株高、分蘖数和叶绿素含量3.04%、5.20%和3.71%,显著降低土壤硝化抑制率、水稻产量、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力(P < 0.05)。④ 相比单独施用CP,尿素联合添加腐植酸、CP提高了土壤速效氮含量、水稻株高、分蘖数、叶绿素含量、生物产量,显著提高水稻籽粒产量、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力(P < 0.05)。  结论  腐植酸与CP联合添加制成新型稳定尿素肥料用于在东北黑土区水稻栽培,有利于作物增产及氮肥利用率的提高。
  • 图  1  水稻不同生育时期不同处理土壤表观硝化率(%)

    Figure  1.  Apparent nitrification rates (%) of soil at different growth stages of rice under different treatments(%)

    图  2  不同处理水稻分蘖期土壤硝化抑制率(%)

    图柱不同字母表示表示差异达5%为显著水平。

    Figure  2.  Nitrification inhibition rates (%) of soil in rice tillering stage under different treatments(%)

    图  3  不同处理水稻地上部及地下部干物质分配比例

    Figure  3.  Proportion of dry matter distribution between aboveground and underground parts of rice under different treatments

    表  1  水稻不同生育时期不同处理土壤铵态氮含量(mg kg−1

    Table  1.   Contents of soil ammonium nitrogen at different growth stages of rice under different treatments(mg kg−1

    处理
    Treatment
    分蘖期
    Tillering
    抽穗开花期
    Heading and flowering
    灌浆期
    Filling
    成熟期
    Mature
    CK 19.67 ± 0.30 e 17.60 ± 1.26 bc 13.95 ± 0.27 c 13.54 ± 1.22 b
    N 20.22 ± 0.43 e 15.02 ± 0.03 d 12.38 ± 1.12 d 11.51 ± 0.49 c
    H 49.59 ± 2.41 a 20.40 ± 0.53 a 11.80 ± 0.69 de 13.52 ± 0.51 b
    NBPT 24.57 ± 1.28 cd 20.28 ± 0.20 a 15.08 ± 0.38 bc 13.16 ± 0.75 b
    DMPP 27.46 ± 1.45 bc 18.84 ± 1.12 ab 12.75 ± 0.59 d 12.48 ± 0.90 bc
    CP 28.67 ± 1.33 b 17.98 ± 1.64 bc 15.76 ± 1.13 b 12.48 ± 0.10 bc
    NBPT + H 25.83 ± 2.67 bcd 17.73 ± 1.49 bc 10.87 ± 0.47 e 13.35 ± 0.93 b
    DMPP + H 23.12 ± 0.58 d 16.59 ± 0.34 cd 12.47 ± 0.10 d 12.86 ± 0.29 b
    CP + H 47.82 ± 2.17 a 20.22 ± 1.24 a 17.14 ± 0.53 a 15.62 ± 0.17 a
      注:同列不同字母表示差异达5%为显著水平。
    下载: 导出CSV

    表  2  水稻不同生育时期不同处理土壤硝态氮含量(mg kg-1

    Table  2.   Contents of soil nitrate nitrogen in different growth stages of rice under different treatments(mg kg-1

    处理
    Treatment
    分蘖期
    Tillering
    抽穗开花期
    Heading and flowering
    灌浆期
    Grouting
    成熟期
    Mature
    CK 2.63 ± 0.22 b 5.33 ± 0.03 ab 4.58 ± 0.07 a 2.58 ± 0.03 e
    N 2.37 ± 0.03 cd 4.74 ± 0.48 c 2.40 ± 0.10 d 3.14 ± 0.07 d
    H 3.05 ± 0.03 a 4.94 ± 0.28 bc 1.72 ± 0.02 e 2.76 ± 0.19 e
    NBPT 2.41 ± 0.00 c 4.97 ± 0.37 bc 2.67 ± 0.23 c 3.25 ± 0.05 d
    DMPP 2.14 ± 0.01 ef 4.63 ± 0.41 cd 2.40 ± 0.03 d 2.70 ± 0.24 e
    CP 2.11 ± 0.01 f 4.94 ± 0.22 bc 2.85 ± 0.15 bc 4.35 ± 0.12 b
    NBPT + H 2.26 ± 0.01 de 4.53 ± 0.02 cd 1.76 ± 0.09 e 5.33 ± 0.09 a
    DMPP + H 2.14 ± 0.01 ef 4.15 ± 0.11 d 2.83 ± 0.05 bc 2.17 ± 0.16 f
    CP + H 2.22 ± 0.01 ef 5.80 ± 0.22 a 2.94 ± 0.15 b 3.62 ± 0.21 c
      注:同列不同字母表示差异达5%为显著水平。
    下载: 导出CSV

    表  3  不同处理水稻生长指标

    Table  3.   Growth index of rice under different treatments

    处理
    Treatment
    株高(cm)
    Plant height
    分蘖数(个)
    Tiller number
    叶绿素(SPAD)
    Chlorophyll content
    叶面积指数(cm2
    Leaf area
    CK 71.98 ± 1.94 c 7.53 ± 0.31 d 7.43 ± 0.31 e 24.33 ± 2.46 c
    N 84.32 ± 1.20 a 10.27 ± 0.31 c 19.52 ± 0.07 d 25.56 ± 0.83 c
    H 79.16 ± 4.73 b 11.67 ± 0.12 ab 21.70 ± 1.63 a 29.60 ± 0.73 b
    NBPT 82.67 ± 2.25 ab 10.47 ± 0.81 c 20.95 ± 0.14 abc 29.92 ± 3.78 b
    DMPP 79.06 ± 0.59 b 11.53 ± 0.61 ab 21.27 ± 0.88 ab 30.13 ± 0.41 b
    CP 84.20 ± 0.21 a 11.13 ± 0.61 bc 19.86 ± 0.04 cd 34.45 ± 1.85 a
    NBPT + H 84.19 ± 4.62 a 11.87 ± 0.76 ab 21.53 ± 0.81 ab 27.53 ± 0.79 bc
    DMPP + H 81.46 ± 1.65 ab 12.13 ± 0.50 a 22.06 ± 0.05 a 27.31 ± 0.94 bc
    CP + H 84.68 ± 0.66 a 11.67 ± 0.12 ab 20.30 ± 0.33 bcd 29.75 ± 1.02 b
      注:同列不同字母表示差异达5%为显著水平。
    下载: 导出CSV

    表  4  不同处理水稻产量、吸氮量及氮肥利用效率

    Table  4.   Yield, nitrogen uptake, nitrogen use efficiency of rice under different treatments

    处理
    Treatment
    生物产量(g pot−1
    Total biomass
    籽粒产量(g pot−1
    Grain yield
    籽粒吸氮量(g pot−1
    Grain N uptake
    总吸氮量(g pot−1
    Total N uptake
    氮肥利用率(%)
    NUE

    氮肥偏生产力(g g−1
    NPFP
    CK 182.91 ± 4.23 d 58.76 ± 1.33 g 0.66 ± 0.05 f 1.28 ± 0.09 d
    N 306.12 ± 15.77 c 76.29 ± 2.22 f 0.90 ± 0.08 e 2.39 ± 0.04 c 26.54 ± 1.03 c 18.17 ± 0.53 e
    H 306.99 ± 18.72 c 104.01 ± 4.61 bc 1.23 ± 0.07 bc 2.45 ± 0.12 c 27.75 ± 2.79 c 24.76 ± 1.10 ab
    NBPT 317.63 ± 14.62 bc 99.82 ± 2.29 cd 1.15 ± 0.01 c 2.67 ± 0.12 b 33.19 ± 2.88 b 23.77 ± 0.55 bc
    DMPP 363.89 ± 5.28 a 111.24 ± 2.26 a 1.36 ± 0.05 a 3.00 ± 0.07 a 40.84 ± 1.57 a 26.49 ± 0.54 a
    CP 329.38 ± 2.12 bc 98.74 ± 5.61 cd 1.17 ± 0.11 c 2.73 ± 0.10 b 34.46 ± 2.47 b 23.51 ± 1.34 bc
    NBPT + H 310.72 ± 16.24 bc 85.03 ± 2.85 e 1.02 ± 0.08 d 2.60 ± 0.07 b 31.45 ± 1.56 b 20.25 ± 0.68 d
    DMPP + H 307.00 ± 8.84 c 94.23 ± 3.32 d 1.14 ± 0.04 c 2.68 ± 0.07 b 33.40 ± 1.76 b 22.44 ± 0.79 c
    CP + H 333.13 ± 18.03 bc 109.62 ± 6.64 ab 1.33 ± 0.06 ab 3.09 ± 0.03 a 43.01 ± 0.80 a 26.10 ± 1.58 a
      注:同列不同字母表示差异达5%为显著水平。
    下载: 导出CSV
  • [1] Rahman M M, Shan J, Yang P P, et al. Effects of long-term pig manure application on antibiotics, abundance of antibiotic resistance genes (ARGs), anammox and denitrification rates in paddy soils[J]. Environmental Pollution, 2018, 240: 368 − 377. doi: 10.1016/j.envpol.2018.04.135
    [2] 刘 泰, 王洪媛, 杨 波, 等. 粪肥增施对水稻产量和氮素利用效率的影响[J/OL]. 农业资源与环境学报, 2021 : 1 − 19.
    [3] 武开阔, 张丽莉, 宋玉超, 等. 稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N2O和CH4排放的影响[J]. 应用生态学报, 2019, 30(4): 1287 − 1294.
    [4] Gu J F, Chen Y, Zhang H, et al. Canopy light and nitrogen distributions are related to grain yield and nitrogen use efficiency in rice[J]. Field Crops Research, 2017, 206: 74 − 85. doi: 10.1016/j.fcr.2017.02.021
    [5] 于春晓, 张丽莉, 杨立杰, 等. 抑制剂和猪粪对尿素氮在稻田土壤中转化的影响[J]. 应用生态学报, 2020, 31(6): 1851 − 1858.
    [6] Zhu Z L, Chen D L. Nitrogen fertilizer use in China - Contributions to food production, impacts on the environment and best management strategies[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2002, 63(2-3): 117 − 127.
    [7] Lassaletta L, Billen G, Grizzetti B, et al. Food and feed trade as a driver in the global nitrogen cycle: 50-year trends[J]. Biogeochemistry, 2014, 118(1-3): 225 − 241. doi: 10.1007/s10533-013-9923-4
    [8] Beeckman F, Motte H, Beeckman T. Nitrification in agricultural soils: Impact, actors and mitigation[J]. Current Opinion in Biotechnology, 2018, 50: 166 − 173. doi: 10.1016/j.copbio.2018.01.014
    [9] 武志杰, 石元亮, 李东坡, 等. 稳定性肥料发展与展望[J]. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(6): 1614 − 1621.
    [10] Akiyama H, Yan X Y, Yagi K. Evaluation of effectiveness of enhanced-efficiency fertilizers as mitigation options for N2O and NO emissions from agricultural soils: Meta-analysis[J]. Global Change Biology, 2010, 16(6): 1837 − 1846.
    [11] Wallace A J, Armstrong R D, Grace P R, et al. Nitrogen use efficiency of N-15 urea applied to wheat based on fertiliser timing and use of inhibitors[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2020, 116(1): 41 − 56. doi: 10.1007/s10705-019-10028-x
    [12] 崔 磊, 李东坡, 武志杰, 等. 用于黑土的稳定性氯化铵的适宜硝化抑制剂和氮肥增效剂组合[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(12): 2178 − 2188. doi: 10.11674/zwyf.19298
    [13] 张 蕾, 王玲莉, 房娜娜, 等. 稳定性肥料在中国不同区域的施用效果及施用量[J]. 植物营养与肥料学报, 2021, 27(2): 215 − 230.
    [14] Vitale L, Ottaiano L, Polimeno F, et al. Effects of 3, 4-dimethylphyrazole phosphate-added nitrogen fertilizers on crop growth and N2O emissions in southern Italy[J]. Plant Soil and Environment, 2013, 59(11): 517 − 523. doi: 10.17221/362/2013-PSE
    [15] 孙志梅, 武志杰, 陈利军, 等. 硝化抑制剂的施用效果、影响因素及其评价[J]. 应用生态学报, 2008, (7): 1611 − 1618.
    [16] Asli S, Neumann P M. Rhizosphere humic acid interacts with root cell walls to reduce hydraulic conductivity and plant development[J]. Plant and Soil, 2010, 336(1-2): 313 − 322. doi: 10.1007/s11104-010-0483-2
    [17] Canellas L P, Olivares F L, Okorokova-Facanha A L, et al. Humic acids isolated from earthworm compost enhance root elongation, lateral root emergence, and plasma membrane H + ATPase activity in maize roots[J]. Plant Physiology, 2002, 130(4): 1951 − 1957. doi: 10.1104/pp.007088
    [18] Schmidt W, Santi S, Pinton R, et al. Water-extractable humic substances alter root development and epidermal cell pattern in Arabidopsis[J]. Plant and Soil, 2007, 300(1-2): 259 − 267. doi: 10.1007/s11104-007-9411-5
    [19] Akladious S A, Mohamed H I. Ameliorative effects of calcium nitrate and humic acid on the growth, yield component and biochemical attribute of pepper (Capsicum annuum) plants grown under salt stress[J]. Scientia Horticulturae, 2018, 236: 244 − 250. doi: 10.1016/j.scienta.2018.03.047
    [20] 刘兰兰, 史春余, 梁太波, 等. 腐植酸肥料对生姜土壤微生物量和酶活性的影响[J]. 生态学报, 2009, 29(11): 6136 − 6141. doi: 10.3321/j.issn:1000-0933.2009.11.047
    [21] Manzoor A, Khattak R A, Dost M. Humic acid and micronutrient effects on wheat yield and nutrients uptake in salt affected soils[J]. International Journal of Agriculture and Biology, 2014, 16(5): 991 − 995.
    [22] 林江辉, 李辉信, 胡 锋, 等. 干土效应对土壤生物组成及矿化与硝化作用的影响[J]. 土壤学报, 2004, (6): 924 − 930. doi: 10.3321/j.issn:0564-3929.2004.06.013
    [23] 油伦成, 李东坡, 崔 磊, 等. 不同硝化抑制剂组合对铵态氮在黑土和褐土中转化的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(12): 2113 − 2121. doi: 10.11674/zwyf.19338
    [24] 葛均筑, 徐 莹, 袁国印, 等. 覆膜对长江中游春玉米氮肥利用效率及土壤速效氮素的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(2): 296 − 306.
    [25] 王 静, 王允青, 张凤芝, 等. 脲酶/硝化抑制剂对沿淮平原水稻产量、氮肥利用率及稻田氮素的影响[J]. 水土保持学报, 2019, 33(5): 211 − 216.
    [26] 闫双堆, 刘利军, 洪坚平. 腐殖酸-尿素络合物对尿素转化及氮素释放的影响[J]. 中国生态农业学报, 2008, (1): 109 − 112.
    [27] Dong L, Cordova-Kreylos A L, Yang J, et al. Humic acids buffer the effects of urea on soil ammonia oxidizers and potential nitrification[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2009, 41(8): 1612 − 1621.
    [28] 薛 妍, 武志杰, 张丽莉, 等. 土壤含水量、pH及有机质对DMPP硝化抑制效果的影响[J]. 应用生态学报, 2012, 23(10): 2663 − 2669.
    [29] 张务帅, 张建青, 谷端银, 等. 腐植酸复合肥对苹果生长及土壤肥力的影响[J]. 水土保持学报, 2015, 29(2): 177 − 182.
    [30] Nardi S, Pizzeghello D, Muscolo A, et al. Physiological effects of humic substances on higher plants[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2002, 34(11): 1527 − 1536.
    [31] 刘 敏, 李絮花, 刘文博, 等. 腐植酸对番茄苗期氮素代谢的影响[J]. 水土保持学报, 2019, 33(3): 327 − 331.
    [32] Tripathi S C, Sayre K D, Kaul J N, et al. Lodging behavior and yield potential of spring wheat (Triticum aestivumL. ): effects of ethephon and genotypes[J]. Field Crops Research, 2004, 87(2-3): 207 − 220. doi: 10.1016/j.fcr.2003.11.003
    [33] 谷端银, 王秀峰, 高俊杰, 等. 纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗生长和氮代谢的影响[J]. 应用生态学报, 2018, 29(8): 2575 − 2582.
    [34] 张水勤, 袁 亮, 林治安, 等. 腐植酸促进植物生长的机理研究进展[J]. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(4): 1065 − 1076.
  • 加载中
图(3) / 表(4)
计量
  • 文章访问数:  17
  • HTML全文浏览量:  1
  • PDF下载量:  8
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-16
  • 录用日期:  2022-02-22
  • 修回日期:  2022-02-17
  • 刊出日期:  2022-09-30

目录

    /

    返回文章
    返回