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摘 要

本文利用正交试验的方法，通过铵态氮转化情况的检测，对二甲基磷酸吡唑与盐酸苯肼组合及双氰胺与盐酸苯肼组合对设施黄瓜土壤硝化效率的影响进行了研究。结果显示，双氰胺的对设施黄瓜土壤硝化效率的影响大于盐酸苯肼 ，而两者相互组合，以10umol/g双氰胺与10umol/g的盐酸苯肼配施时，设施黄瓜土壤氮肥转化效率最低；而二甲基磷酸吡唑对设施黄瓜土壤硝化效率的影响大于盐酸苯肼，以1umol/g二甲基磷酸吡唑与5umol/g盐酸苯肼配施时，设施黄瓜土壤氮肥的转化效率最低。

关键词: 设施黄瓜土壤，硝化抑制剂，硝化速率，正交实验，氮肥

Abstract: In this paper, the effect on soil nitrification efficiency of the two nitrification inhibitor combination dicyandiamide and phenylhydrazine hydrochloride, pyrazole dimethyl phosphate and phenylhydrazine hydrochloride were explored incording to the conversion efficiency of ammonium nitrogen by the orthogonal test. Dicyandiamide(DCD) plays a greater role than phenylhydrazine hydrochloride(PHH) in the inhibition on nitrification activity in the first nitrification inhibitor combination. And in another nitrification inhibitor combination, the inhibitive effect on the transformation of ammonium nitrogen of pyrazole dimethyl phosphate(DMPP) was better than phenylhydrazine hydrochloride(PHH). Moreover, conversion efficiency of ammonium nitrogen was the lowest,under application of the inhibitor combination of 10umol/g DCD and 10umol/g PHH, and the inhibitor combination of 1umol/g DMPP and 5umol/g.

Keywords: facility cucumber soils, nitrification inhibitors, rate of nitrification, orthogonal experiment, nitrogenous fertilizer

目 录

1 前言 3

1.1 研究背景和意义 3

1.2 国内外研究进展 5

1.3 硝 化 抑 制 剂 的 定 义 及 种 类 的 介 绍 5

1.4 硝 化 抑 制 剂 的 作 用 机 理 7

1.5 硝 化 抑 制 剂 的 应 用 效 果 8

1.5.1 硝 化 抑 制 剂 对 土 壤 和 环 境 质 量 的 影 响 8

1.5.2 作物产量和品质的影响 8

2 材 料 和 方 法 9

2.1 材 料 、试 剂 与 仪 器 9

2.2 实 验 方 法 9

2.2.1 土 样 的 采 集 与 培 养 9

2.2.2 土 壤 铵 态 氮 的 检 测 10

2.2.3 正 交 设 计 10

3 结 果 与 分 析 12

3.1 设 施 黄 瓜 土 壤 硝 化 反 应 速 率 的 最 佳 施 用 浓 度 优 化 12

结 论 16

参 考 文 献 17

致 谢 19

1 前言

在当今21世纪的现代农业生产发展中，土壤中氮肥的实施在促进现代农业生产的发展起着非常重要的作用，经科研人员的研究发现，为提高蔬菜等农作物的产量，不断扩大设施农作物的栽培面积，同时在设施土壤中大量使用氮肥，而研究证明，土壤中氮肥的利用率较低，相对容易造成资源和能源的浪费，而且导致农产品的质量持续下降同时造成环境的污染^[1]。近年来，为了减少设施土壤中大量氮肥经土壤微生物的作用造成的损失，不断有科研人员研究证明，硝化抑制剂可以抑制氮肥转化、减少N₂O气体的排出、降低硝态氮淋失等^[2]。但是由于外界环境多种因素的干扰，针对不同性质的土壤，在配施不同种类硝化抑制剂时要根据温度、水分以及有机质含量按照最佳浓度调整最优配施比例。研究表明，硝化抑制剂在世界各国的农业生产中应用较多的是：二甲基磷酸吡唑（DMPP）和双氰胺（DCD）。二甲基磷酸吡唑（DMPP）是一种对植物及土壤无毒无害、新型且高效率的硝化抑制剂；在蔬菜种植的土壤中施用少量的二甲基磷酸吡唑就可取得良好的硝化抑制效果；不仅大大的提高了农作物对氮肥的利用率；同时也不会危害农作物从而产生激素效应，几乎不会在植物体中有残留；抑制作用持续时间长^[3]。同时双氰胺（DCD）也具有不同的优势特性：水可溶性并且挥发性不强；实施后的在土壤中的残留很少，具有降解完全性；对生态环境不会产成太大的危害；此硝化抑制剂的硝化抑制性会产生很好的效果；尤其是经济高效性，使其具有大田推广的现实意义^[4]。而作为硝化抑制剂的盐酸苯肼（PHH），在国内外的研究都相对较少，并且在农业生产中的应用也是极少会出现的。

为了减少土壤中因氮肥的流失所形成的环境污染，从而研究出设施蔬菜土壤硝化抑制剂的最优浓度，以达到抑制设施土壤中氮肥的硝化速率，目前成为现代农业生产中首要解决的疑惑。为降低氮肥的损失和缓解生态环境污染提供依据，本文通过不同浓度组合的二甲基磷酸吡唑（DMPP）与盐酸苯肼（PHH）及双氰胺（DCD）与盐酸苯肼（PHH）设施在黄瓜土壤中进行实验，通过实验记录不同组合硝化抑制剂处理后土壤中铵态氮的浓度情况，运用数据对比分析出硝化抑制剂在设施黄瓜土壤中的最佳浓度。

1.1 研究背景和意义

设施蔬菜栽培是指为了提高蔬菜质量和产量最终满足人类需求，通过调节蔬菜生长条件，如养料、温度、光照、水分、空气等的一种生产方式^[5]。

在当今时代，设施农业发展位于前列的有荷兰、美国、日本、法国、澳大利亚、英国、韩国等。作为人口众多的大国，我国是最早利用设施土壤进行农作物栽培的国家，近十年来，我国更是注重大棚蔬菜的栽培，栽培面积不断扩大成为世界上设施栽培面积最大的国家。经科研人员的研究证明，预计到2031年，设施蔬菜的种植面积会超过到200万hm^2[6]。经研究探索发现，植物中所需氮素的主要来源于土壤实施的氮肥，蔬菜等农作物中最主要的营养元素为氮素，因此氮素在提高设施蔬菜等农作物的生长速度和产量的增加。随着我国农业生产的发展，从上世纪70年代开始，我国针对氮肥的生产量和使用量，迅速增长，相对于世界上其他各国而言，我国的耕地面积却相对较少，约占全球耕地总面积的8.6％，但是在设施土壤中实施了大量的氮肥，总量约占全球实施氮肥总量的1/3。在中国这种高投入高产出的农业生产的模式下，氮肥的增产效应逐渐成为了人们关注的重点，却忽略了土壤中的微生物对氮肥的利用率低的性质，造成氮肥大量的损失，破坏了土壤的成分和结构^[7]。据不完全统计，绝大多数的国家都是施用大量的氮肥以达到农作物增产的目的。

虽然氮素在现代农业生产中具有重要的作用，但是在应用中仍存在以下几个方面的问题：一是氮肥的残留性强，损害土壤的成分和结构。随着农作物种植时间的延长，土壤剖面0~100cm土层中氮肥的施用会增加NO₃^-的残留，且硝态氮的含量会逐渐增加。二是肥料的有效期很短，不能与农作物生长的时间相对应。大量的实验数据验证，蔬菜等农作物从发芽到生长成熟生物时期为120～130天，而氮肥在土壤能够促进农作物生长的有效期只有短短的50～55天，因此肥料的有效期与农作物的生育期在时间上形成了显著的不协调性。三是利用率低。氮肥由于NH₃的挥发，硝酸盐会随水流失以及反硝化作用使土壤中的氮肥加大流失和消耗^[8]。农民为了促进农作物的生长会适量的加大给农作物补水量，而土壤中的硝态氮一部分就会逐渐渗入土壤的深层，还有一部分的硝态氮就会通过淋失和径流会溶入到地下的水体中，渗入土壤深层的硝态氮就开始改变土壤中的成分的种类和数量，长时间的积累就会破坏土壤的内部结构，而且还通过气体、液体等各种形式进入环境，长期积累后造成环境日益严重。因而生态平衡遭到严重的破坏，同时对人类的身体健康生存发展也构成了严重的威胁。通过张丽娟等科研人员大量的研究数据分析发现，在土壤中实施大量的氮肥后，一部分的氮肥产生作用，剩下大部分的氮肥就会在土壤中大量的积累，而氮素在硝化抑制剂的硝化作用下转化为硝态氮，由于大棚蔬菜的灌溉量大，通过淋失进入水体的氮对地下水也产生一定的污染^[9]。

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