脲酶/硝化抑制剂双控下红壤性水稻土氮素变化特征

唐 贤，陆太伟，黄 晶，张旭博，高菊生，孙 楠，徐明岗

(1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/耕地培育技术国家工程实验室，北京 100081；2.吉林农业大学资源与环境学院，吉林 长春 130118；3.中国农业科学院衡阳红壤实验站/祁阳农田生态系统国家野外试验站，湖南 祁阳 426182；4.中国科学院地理科学与资源研究所/生态网络观测与模拟重点实验室，北京 100101)

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在湖南省祁阳县官山坪村中国农业科学院红壤实验站进行(E 111°52′32″，N 26°45′42″)，地处中亚热带，海拔150 m；年平均温度为17.8℃，大于10℃的积温为5 648 ℃，年降水量1 250 mm，年蒸发量1 470 mm，无霜期293 d，年日照时数1 610 h。土壤类型为以第四纪红土母质发育的红黄泥。试验开始时土壤基本理化性状：pH值6.40、有机质含量为20.53 g·kg-1、全氮1.47 g·kg-1、碱解氮101.81 mg·kg-1、有效磷20.01 mg·kg-1、速效钾35.60 mg·kg-1。

1.2 试验设计

1.2.1 试验处理

试验设计采用单因素完全随机区组设计，设置4个处理：(1)CK，不施肥；(2)U，100%尿素氮；(3)U+N/D，100%尿素氮+1倍量脲酶抑制剂NBPT/硝化抑制剂DMPP(NBPT和DMPP用量分别为尿素氮用量的0.5%和1%)；(4)U+2(N/D)，100%尿素氮+2倍量脲酶抑制剂NBPT/硝化抑制剂DMPP(NBPT和DMPP用量分别为尿素氮用量的1%和2%)。每个处理设3次重复，每一个重复为一个小区，小区面积21 m2，共12个小区。种植作物为双季稻 ，品种为中熟，早稻于2012年3月25日播种，7月18日成熟；晚稻于2012年7月25日播种，11月18日成熟。各处理施肥用量为当地常规施肥量，每季施用一次，氮肥为尿素(N 46%)，分2次施用，基追比早稻为7∶3，晚稻为6∶4；磷肥为过磷酸钙(P2O512%)；钾肥为氯化钾(K2O 60%)，除了处理2之外，其余处理所有肥料量均作为基肥一次性施入。不同试验处理肥料用量见表1。

表1 不同施肥处理及施肥方案

1.2.2 土壤和田面水样品采集

在施完基肥后，分别于施肥后第1、3、5、7、15 d采集水稻田土样和田面水样。

土样采集方法：事先对5号自封袋进行编号，通过土钻在试验小区采集0～20 cm耕层土样，每一小区采用五点法进行取样，每一土样混合装入自封袋中，放置冰箱保存，待测。

水样采集方法：在每个试验小区内用100 mL医用注射器，在不同处理田面水中不扰动土层小心抽取3处田面水，每次抽取30 mL，注入100 mL聚乙烯塑料瓶中制成混合水样[14-15]。水样取回实验室后立即用定性滤纸过滤至50 mL烧杯中，再转移至20 mL离心管中，放置冰箱保存，待测。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 脲酶活性的测定

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

Ure=(a样品-a无土-a无基质)×V×n/m

1.3.3 数据处理

基于MCGS开发的监控系统要实现的功能包括：实时状态读取；实时监控焊机当前工作状态。正常时，读取焊接电流、焊点计数；异常时，读取显示具体的故障信息。

所有数据采用SPSS 19.0软件进行相关分析，运用Excel 2016软件作图。

2 结果与分析

2.1 土壤脲酶活性变化

早稻各处理土壤脲酶含量随施肥后天数的增加呈先升高后下降的趋势(图1A)。施肥后第1、3 d，U处理脲酶活性最高，分别显著高于U+N/D处理0.06、0.06 mg·g-1；施肥后第5 d，添加抑制剂的U+N/D和U+2(N/D)处理脲酶活性开始增加，分别比U处理增加了0.05和0.04 mg·g-1；施肥第7 d，各施肥处理脲酶活性无显著差异；施肥后第15 d，U+(N/D)处理脲酶活性最高，分别比U和U+2(N/D)增加了0.04和0.03 mg·g-1。

晚稻各处理土壤脲酶活性随施肥后天数的增加呈先下降后升高再下降的趋势(图1B)。施肥后第1～3 d，各处理的脲酶活性显著降低，第1 d出现峰值，CK处理的脲酶活性分别比U、U+N/D和U+2(N/D)处理增加了0.14、0.15和0.16 mg·g-1；第3～5 d，添加抑制剂的处理脲酶活性显著增加，其中在第5 d U+2(N/D)处理脲酶活性最高，显著比U+N/D处理增加了0.14 mg·g-1；第7～15 d，U处理脲酶活性随施肥后天数增加而降低，在第7 d最高，达到0.38 mg·g-1，比U+2(N/D)处理显著增加了0.23 mg·g-1，而U+N/D处理脲酶活性随施肥后天数增加而升高，在第15 d达到峰值，为0.83 mg·g-1，分别比CK、U和U+2(N/D)处理显著增加了0.65、0.68和0.70 mg·g-1。

图1 不同抑制剂组合双季稻土脲酶活性变化注：图中的误差线表示标准偏差，不同小写字母表示同一时间段内不同施肥处理在P<0.05水平差异显著。下同。

2.2 土壤含量变化

图2 脲酶/硝化抑制剂组合双控下水稻表层土含量动态变化

2.3 田面水和含量变化

图3 脲酶/硝化抑制剂双控下双季稻田面水浓度动态变化

图4 脲酶/硝化抑制剂双控下双季稻田面水浓度动态变化

2.4 土壤脲酶与氮形态关系

表2 脲酶和之间的相关性分析

注：*表示在0.05水平(双侧)上显著相关。

3 讨论

本研究表明，早稻土壤脲酶活性随着施肥后天数先增加后降低，并在第5 d达到峰值，且与U处理相比，U+N/D处理脲酶活性增加的幅度大于U+2(N/D)，说明脲酶和硝化抑制剂组合在施肥后第5 d开始起作用，抑制脲酶活性；晚稻施肥后第1 d，各处理土壤脲酶活性出现峰值，可能由于早稻收获后的残茬分解，使得微生物活动旺盛，增加了脲酶活性[23]；在第5 d，U+N/D处理土壤脲酶活性显著低于U+2(N/D)，说明U+N/D处理抑制脲酶活性的效果更优。

4 结论