脲酶/硝化抑制劑雙控下紅壤性水稻土氮素變化特征

唐 賢，陸太偉，黃 晶，張旭博，高菊生，孫 楠，徐明崗

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院衡陽(yáng)紅壤實(shí)驗(yàn)站/祁陽(yáng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外試驗(yàn)站，湖南 祁陽(yáng) 426182；4.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所/生態(tài)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101)

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在湖南省祁陽(yáng)縣官山坪村中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院紅壤實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行(E 111°52′32″，N 26°45′42″)，地處中亞熱帶，海拔150 m；年平均溫度為17.8℃，大于10℃的積溫為5 648 ℃，年降水量1 250 mm，年蒸發(fā)量1 470 mm，無(wú)霜期293 d，年日照時(shí)數(shù)1 610 h。土壤類型為以第四紀(jì)紅土母質(zhì)發(fā)育的紅黃泥。試驗(yàn)開始時(shí)土壤基本理化性狀：pH值6.40、有機(jī)質(zhì)含量為20.53 g·kg-1、全氮1.47 g·kg-1、堿解氮101.81 mg·kg-1、有效磷20.01 mg·kg-1、速效鉀35.60 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置4個(gè)處理：(1)CK，不施肥；(2)U，100%尿素氮；(3)U+N/D，100%尿素氮+1倍量脲酶抑制劑NBPT/硝化抑制劑DMPP(NBPT和DMPP用量分別為尿素氮用量的0.5%和1%)；(4)U+2(N/D)，100%尿素氮+2倍量脲酶抑制劑NBPT/硝化抑制劑DMPP(NBPT和DMPP用量分別為尿素氮用量的1%和2%)。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，每一個(gè)重復(fù)為一個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積21 m2，共12個(gè)小區(qū)。種植作物為雙季稻 ，品種為中熟，早稻于2012年3月25日播種，7月18日成熟；晚稻于2012年7月25日播種，11月18日成熟。各處理施肥用量為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥量，每季施用一次，氮肥為尿素(N 46%)，分2次施用，基追比早稻為7∶3，晚稻為6∶4；磷肥為過磷酸鈣(P2O512%)；鉀肥為氯化鉀(K2O 60%)，除了處理2之外，其余處理所有肥料量均作為基肥一次性施入。不同試驗(yàn)處理肥料用量見表1。

表1 不同施肥處理及施肥方案

1.2.2 土壤和田面水樣品采集

在施完基肥后，分別于施肥后第1、3、5、7、15 d采集水稻田土樣和田面水樣。

土樣采集方法：事先對(duì)5號(hào)自封袋進(jìn)行編號(hào)，通過土鉆在試驗(yàn)小區(qū)采集0～20 cm耕層土樣，每一小區(qū)采用五點(diǎn)法進(jìn)行取樣，每一土樣混合裝入自封袋中，放置冰箱保存，待測(cè)。

水樣采集方法：在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)用100 mL醫(yī)用注射器，在不同處理田面水中不擾動(dòng)土層小心抽取3處田面水，每次抽取30 mL，注入100 mL聚乙烯塑料瓶中制成混合水樣[14-15]。水樣取回實(shí)驗(yàn)室后立即用定性濾紙過濾至50 mL燒杯中，再轉(zhuǎn)移至20 mL離心管中，放置冰箱保存，待測(cè)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 脲酶活性的測(cè)定

以24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克數(shù)表示土壤脲酶活性(mg·g-1)。

Ure=(a樣品-a無(wú)土-a無(wú)基質(zhì))×V×n/m

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

基于MCGS開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能包括：實(shí)時(shí)狀態(tài)讀??；實(shí)時(shí)監(jiān)控焊機(jī)當(dāng)前工作狀態(tài)。正常時(shí)，讀取焊接電流、焊點(diǎn)計(jì)數(shù)；異常時(shí)，讀取顯示具體的故障信息。

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行相關(guān)分析，運(yùn)用Excel 2016軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤脲酶活性變化

早稻各處理土壤脲酶含量隨施肥后天數(shù)的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)(圖1A)。施肥后第1、3 d，U處理脲酶活性最高，分別顯著高于U+N/D處理0.06、0.06 mg·g-1；施肥后第5 d，添加抑制劑的U+N/D和U+2(N/D)處理脲酶活性開始增加，分別比U處理增加了0.05和0.04 mg·g-1；施肥第7 d，各施肥處理脲酶活性無(wú)顯著差異；施肥后第15 d，U+(N/D)處理脲酶活性最高，分別比U和U+2(N/D)增加了0.04和0.03 mg·g-1。

晚稻各處理土壤脲酶活性隨施肥后天數(shù)的增加呈先下降后升高再下降的趨勢(shì)(圖1B)。施肥后第1～3 d，各處理的脲酶活性顯著降低，第1 d出現(xiàn)峰值，CK處理的脲酶活性分別比U、U+N/D和U+2(N/D)處理增加了0.14、0.15和0.16 mg·g-1；第3～5 d，添加抑制劑的處理脲酶活性顯著增加，其中在第5 d U+2(N/D)處理脲酶活性最高，顯著比U+N/D處理增加了0.14 mg·g-1；第7～15 d，U處理脲酶活性隨施肥后天數(shù)增加而降低，在第7 d最高，達(dá)到0.38 mg·g-1，比U+2(N/D)處理顯著增加了0.23 mg·g-1，而U+N/D處理脲酶活性隨施肥后天數(shù)增加而升高，在第15 d達(dá)到峰值，為0.83 mg·g-1，分別比CK、U和U+2(N/D)處理顯著增加了0.65、0.68和0.70 mg·g-1。

圖1 不同抑制劑組合雙季稻土脲酶活性變化注：圖中的誤差線表示標(biāo)準(zhǔn)偏差，不同小寫字母表示同一時(shí)間段內(nèi)不同施肥處理在P<0.05水平差異顯著。下同。

2.2 土壤含量變化

圖2 脲酶/硝化抑制劑組合雙控下水稻表層土含量動(dòng)態(tài)變化

2.3 田面水和含量變化

圖3 脲酶/硝化抑制劑雙控下雙季稻田面水濃度動(dòng)態(tài)變化

圖4 脲酶/硝化抑制劑雙控下雙季稻田面水濃度動(dòng)態(tài)變化

2.4 土壤脲酶與氮形態(tài)關(guān)系

表2 脲酶和之間的相關(guān)性分析

注：*表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

3 討論

本研究表明，早稻土壤脲酶活性隨著施肥后天數(shù)先增加后降低，并在第5 d達(dá)到峰值，且與U處理相比，U+N/D處理脲酶活性增加的幅度大于U+2(N/D)，說(shuō)明脲酶和硝化抑制劑組合在施肥后第5 d開始起作用，抑制脲酶活性；晚稻施肥后第1 d，各處理土壤脲酶活性出現(xiàn)峰值，可能由于早稻收獲后的殘茬分解，使得微生物活動(dòng)旺盛，增加了脲酶活性[23]；在第5 d，U+N/D處理土壤脲酶活性顯著低于U+2(N/D)，說(shuō)明U+N/D處理抑制脲酶活性的效果更優(yōu)。

4 結(jié)論