硝化抑制剂对稻田土壤N2O排放和硝化、反硝化菌数量的影响

作者：李杰; 石元亮; 王玲莉; 孙毅; 李忠; 魏占波; 石淏心

来源：植物营养与肥料学报, 2019, 25(12): 2095-2101.

• 硝化抑制剂
• 水稻土壤
• N2O排放
• 氮素转化

【目的】本研究旨在明确硝化抑制剂对稻田土壤氮素周转的影响,探讨抑制剂提高氮肥利用率及微生物响应机理。【方法】以草甸黑土发育的水稻土为研究对象,进行了两组培养试验(25℃),培养周期均为150天。共设4个处理:1)不施肥(CK);2)单施尿素(Urea);3)尿素+双氰胺(Urea+DCD);4)尿素+3, 4-二甲基吡唑磷酸盐(Urea+DMPP)。一组试验从培养第1天起,抽取气体样品,用气相色谱法测定N2O排放量。另一组试验从培养第1天直到结束,取土样测定氨氧化细菌和氨氧化古菌数量,采用荧光定量PCR等技术测定nirK基因和nirS基因拷贝数,用常规方法测定土壤无机氮含量。【结果】施用尿素显著增加了N2O排放量,其中85%的N2O排放发生在培养开始后的前两周内。Urea+DMPP处理土壤NH4+浓度在前23天稳定在较高水平,与Urea处理相比,N2O减排率为78.3%,Urea+DCD处理为21.6%。Urea+DMPP处理排放系数为0.05%,Urea+DCD为0.18%,Urea+DMPP处理显著低于Urea+DCD处理。施用尿素培养,土壤氨氧化细菌(AOB)数量显著增加而氨氧化古菌(AOA)数量则显著减少。添加DCD和DMPP能显著抑制AOB的数量,但对AOA没有影响。培养第3、30和90天,Urea+DMPP处理土壤中的AOB数量显著低于Urea+DCD处理的30%、56%和60%。对于反硝化细菌来说,所有处理中的nirK基因拷贝数均显著高于nirS基因拷贝数。添加DMPP在培养第3和30天显著减少了含nirK和nirS基因的反硝化细菌数量,而添加DCD对两类反硝化细菌数量无明显作用。【结论】东北黑土水稻生产中,硝化抑制剂DMPP降低N2O排放量和排放系数的效果显著好于DCD,因为DMPP在培养后的30天内,可以显著抑制氨氧化细菌繁衍,降低反硝化细菌数量,从而起到减少N2O排放、提高肥料利用率的作用。

• 单位
  中国科学院沈阳应用生态研究所; 吉林农业大学