自制脲酶抑制劑NBPT與Limus控氮效果對(duì)比探究

桑凈凈，曹奇領(lǐng)，龐世花，張自翔，宋 濤

(金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司/養(yǎng)分資源高效開(kāi)發(fā)與綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 臨沭 276700)

自制脲酶抑制劑NBPT與Limus控氮效果對(duì)比探究

桑凈凈，曹奇領(lǐng)，龐世花，張自翔，宋 濤*

(金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司/養(yǎng)分資源高效開(kāi)發(fā)與綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東臨沭276700)

本實(shí)驗(yàn)旨在研究脲酶抑制劑N-丁基磷酰三胺(NBPT)是如何作用于尿素水解過(guò)程的以及本公司自制NBPT與Limus相比較控氮效果如何。 本文采用室內(nèi)恒溫恒濕模擬試驗(yàn)方法，在25℃黑暗條件下，在堿性土壤上培養(yǎng)，比較力謀士產(chǎn)品和自產(chǎn)NBPT、腐植酸尿素在相同尿素含量情況下，抑制脲酶的差異。結(jié)果表明：自產(chǎn)脲酶抑制劑NBPT和力謀士都能夠有效抑制土壤脲酶活性，自制NBPT效果更好；自制NBPT與Limus對(duì)氨氧化過(guò)程基本無(wú)作用，但是腐植酸尿素在本階段效果很好。

脲酶抑制劑；NBPT ；Limus；腐植酸尿素

氮肥是我國(guó)使用率最高的肥料之一，但是由于其利用率只有30%～40%左右[1]，未被植株吸收的氮不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也造成水體富營(yíng)養(yǎng)化、酸沉降、溫室效應(yīng)和臭氧層破壞等全球性的環(huán)境問(wèn)題[2]。尿素由于較高的氮含量而被廣泛應(yīng)用，氨揮發(fā)損失、硝態(tài)氮淋溶損失等因素是使用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，使用脲酶抑制劑是解決這些問(wèn)題、提高氮肥利用率的重要途徑，因此，脲酶抑制劑引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的脲酶抑制劑有很多品種，其中包括磷酰三胺、苯基磷酰二胺及其衍生物、醌類、多羥酚類、腐植酸、硼酸、重金屬等諸多種類，不同的脲酶抑制劑抑制機(jī)理不同，重金屬化合物和醌類物質(zhì)作用于脲酶蛋白中對(duì)酶促有重要作用的巰基，其抑制作用的效果與金屬-硫化物和醌-硫化物復(fù)合體的解離能力呈反比[3-4]；酰胺類化合物的作用機(jī)理是該類化合物與尿素分子結(jié)構(gòu)類似，與尿素競(jìng)爭(zhēng)脲酶的結(jié)合位點(diǎn)，而且其與脲酶的親和力極高，使得脲酶減少了作用于尿素的機(jī)會(huì)，達(dá)到了抑制脲酶水解的目的[5]。

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了找到更高效的抑制劑，很多學(xué)者將其中的兩種或三種以合理的配比進(jìn)行組合，德國(guó)巴斯夫公司生產(chǎn)的Limus(力謀士)就是將N-丁基磷酰三胺(NBPT)和正丙基- 硫代磷酸三胺(NPPT)組合得到優(yōu)質(zhì)脲酶抑制劑商品，李欠欠博士深入研究了Limus，發(fā)現(xiàn)其對(duì)尿素氨揮發(fā)的減排效果可以達(dá)到65%～100%，可以提高氮肥利用率11～23個(gè)百分點(diǎn)[6]；但是也有學(xué)者不建議將多種抑制劑組合，因?yàn)榻M合后抑制效率沒(méi)有增加[7]；國(guó)內(nèi)外都有學(xué)者將脲酶抑制劑和硝化抑制劑混合使用，不同土壤類型抑制劑組合的效果有差異，在施用時(shí)需要因地制宜[8-120]。

脲酶抑制劑N-丁基磷酰三胺(NBPT)是抑制土壤中尿素水解最有效的化合物之一[11-12]，李君等將NBPT應(yīng)用于新疆滴灌農(nóng)業(yè)，在石灰性土壤的滴灌麥田中脲酶活性抑制率達(dá)到33.6%[13]；張文學(xué)等將NBPT應(yīng)用于雙季稻田，早、晚季稻田分別增產(chǎn)8.54%和12.87%[14]；彭玉凈等發(fā)現(xiàn)在添加小麥秸稈稻田中添加NBPT通過(guò)延緩尿素水解顯著降低了氨揮發(fā)損失，氨揮發(fā)總量降低53%[15]；Johnny Rodrigues Soares等對(duì)比了NBPT和NBPT、DCD混合物的控氮效果，用NBPT處理的尿素與純尿素相比減少54%～78%的氨氣揮發(fā)損失[16]；Alberto Sanz-Cobena等發(fā)現(xiàn)在尿素撒施時(shí)使用NBPT處理可以減少氨揮發(fā)77%～89%[17]；K.Dawar等在砂壤土上做實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)NBPT處理的尿素氨揮發(fā)率可以降低65%～69%，硝態(tài)氮損失減少36%～55%，N2O的排放減少7%～12%[18]；NBPT使用過(guò)程中受土壤質(zhì)地、溫度的影響很大，E.M.Kawakami研究了土壤受到鹽脅迫時(shí)NBPT的表現(xiàn)，結(jié)果表明NBPT功能受到阻礙，不能用于類似鹽分太高的土壤[19]。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試土壤為河南大蒜堿性土，土壤各項(xiàng)理化指標(biāo)如表1。供試產(chǎn)品有：腐植酸尿素(尿素含量≥45%，腐植酸≥0.1%)，由本公司自產(chǎn)；力謀士，巴斯夫股份公司生產(chǎn)；NBPT(含量≥95%)，本公司實(shí)驗(yàn)室自產(chǎn)。

表 1 供試土壤基本理化性狀

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

脲酶抑制劑添加量為尿素純N量的0.50%。尿素用量分別為N 466 mg/kg，設(shè)置4個(gè)處理：(1)單施尿素處理(CK)；(2)腐植酸尿素處理(HU)；(3)力謀士+尿素處理(BU)；(4)自產(chǎn)NBPT+尿素處理(NU)。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.3 測(cè)定方法

2 結(jié)果與分析

2.1 脲酶抑制劑對(duì)土壤尿素態(tài)氮的影響

由圖1可知，單施尿素處理(CK)和腐植酸尿素處理(HU)中的尿素6d水解完畢，而B(niǎo)U和NU中的尿素23d才水解完畢，比CK多了17d，可見(jiàn)，脲酶抑制劑在尿素態(tài)氮水解的過(guò)程中起著很重要的作用，可以有效延緩尿素的水解速度。

NU和BU的曲線基本一致，說(shuō)明自制的NBPT產(chǎn)品效果可與外購(gòu)產(chǎn)品平齊。

另外，CK處理的起始尿素態(tài)氮的濃度較其他處理的值偏小，應(yīng)該是試驗(yàn)誤差所致。

圖1 土壤中尿素態(tài)氮含量的動(dòng)態(tài)變化

圖2 土壤中含量的動(dòng)態(tài)變化

圖3 土壤中含量的動(dòng)態(tài)變化

3 結(jié)論

本公司生產(chǎn)的脲酶抑制劑NBPT和外購(gòu)力謀士產(chǎn)品都能夠有效抑制土壤脲酶活性、延緩尿素的水解，起作用的階段是在尿素氮水解為銨態(tài)氮這個(gè)過(guò)程，自制NBPT效果更佳，二者對(duì)尿素氮水解為銨態(tài)氮后的氧化階段作用不大。

脲酶抑制劑發(fā)揮作用受土壤pH，土壤質(zhì)地，水分，有機(jī)質(zhì)含量，氣候條件，施肥數(shù)量與方式等多種因素影響[20]，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)因地制宜，高效提高氮肥利用率。

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(本文文獻(xiàn)格式：桑凈凈，曹奇領(lǐng)，龐世花，等.自制脲酶抑制劑NBPT與Limus控氮效果對(duì)比探究[J].山東化工，2017，46(16)：113-115.)

How Does Self-produced Urease Inhibitor NBPT Compare with Limus?

Sang Jingjing, Cao Qiling ,Pang shihua, Zhang Zixiang，SongTao*

(Kingenta Ecological Engineering Group Co., Ltd/State Key Laboratory of Nutrition Resources Integrated Utilization,Linshu, 276700,China)

The aim of this study was to find out which process is effected in urea hydrolysis process by using urease inhibitor N - (n-butyl)thiophosphoric triamide (NBPT) and which is better comparing NBPT and Limus. This experiment was carried out at constant temperature and humidity simulation , under the condition of 25 ℃ dark, on the alkaline soil, compared N-use efficiency between Limus and self- produced NBPT and humic acid urea at the same N-urea content. It could be concluded that both self- produced NBPT and Limus can effectively restrain soil urease activity , but NBPT is better. Both NBPT and Limus play a minor role at the ammonium oxidation process but humic acid urea works well.

urease inhibitors;NBPT; limus;humic acid urea

S147.2; S143.1+6

：A

：1008-021X(2017)16-0113-03

2017-06-06

同步營(yíng)養(yǎng)水稻專用控釋肥研究與開(kāi)發(fā) 英德市科技發(fā)展計(jì)劃 英經(jīng)信字[2014]65號(hào)；精準(zhǔn)施肥信息化關(guān)鍵技術(shù)集成與示范 山東省自主創(chuàng)新專項(xiàng)資助項(xiàng)目(2012CX90202)。

桑凈凈，(1985—)，女，山東泰安人，碩士，主要從事功能型肥料研發(fā)及施肥研究；通信作者：宋 濤(1982—)，山東濰坊人，博士，Email:songtao@kingenta.com。