硝化抑制劑和脲酶抑制劑在玉米種植中的應(yīng)用研究進(jìn)展

劉 丹，陶笑笑

（1新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 昌吉 831100；2昌吉回族自治州氣象局，新疆 昌吉 831100）

0 引言

氮肥的使用大大提高了作物的產(chǎn)量，但粗放的氮肥使用方式也造成極大的浪費(fèi)和污染。隨著全球日益重視可持續(xù)發(fā)展，肥料的緩釋和控釋技術(shù)逐漸出現(xiàn)。發(fā)達(dá)國家在這一領(lǐng)域的研究走在前面，在采用液態(tài)氮肥、硝化抑制劑、脲酶抑制劑等技術(shù)的幫助下，發(fā)達(dá)國家氮肥利用率可超過60%，而我國氮肥利用率僅在33%左右。玉米是全球重要的經(jīng)濟(jì)作物，在我國以及全球各地均廣泛種植。國內(nèi)外科研人員對(duì)玉米種植的氮肥管理開展了研究，其中，采用硝化抑制劑和脲酶抑制劑開展氮肥控釋管理的相關(guān)研究較多。

1 脲酶抑制劑效果的相關(guān)研究

脲酶抑制劑可以抑制脲酶水解，從而阻止尿素氮源以NH3形式揮發(fā)損失[1]。早在19 世紀(jì)40 年代，國外研究人員就發(fā)現(xiàn)一些化學(xué)物質(zhì)具有抑制脲酶活性的能力。最先作為脲酶抑制劑使用的增效劑包括氫醌（HQ）等。此后，苯基磷酰二胺（PPD）、正丁基硫代磷酸酰胺（NB）、正丁基硫代磷酸三胺（NB?PT）、硫脲和乙酰氧肟酸（AHA）等也被發(fā)現(xiàn)可以作為脲酶抑制劑。有些研究表明一些脲酶抑制劑除有抑制脲酶作用外，還具有抑制土壤中有機(jī)碳轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性的能力，如抑制纖維素酶活性，從而多方面影響作物生長[2]。

脲酶抑制劑有一定的增產(chǎn)作用。韓寶文等（2011）在河北正定、辛集、深州等地開展含脲酶抑制劑尿素促進(jìn)夏玉米生長效果研究，試驗(yàn)所用含脲酶抑制劑尿素為德國提供，分0.04%、0.08%和0.12%三個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度梯度，土壤類型為壤土，參試玉米品種為蠡玉16 和鄭單958，結(jié)果表明所有組別都能提高氮肥利用率，減少氮素?fù)p失，含脲酶抑制劑尿素增產(chǎn)幅度為1.7%～20.5%，其中0.12%質(zhì)量分?jǐn)?shù)組的效果較好，但基礎(chǔ)肥力較高的地區(qū)，脲酶抑制劑組的增產(chǎn)效果不明顯[3]。方永江（2015）對(duì)AHA的試驗(yàn)也驗(yàn)證了脲酶抑制劑的增產(chǎn)作用[4]。此外，NBPT 的效果也得到較多驗(yàn)證。劉垚等（2016）研究表明NBPT 可以促進(jìn)玉米多個(gè)農(nóng)藝性狀的改善，提高氮肥利用率和實(shí)現(xiàn)玉米增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度達(dá)3.14%～8.68%[5]。而其他脲酶抑制劑如硫酸銅等，則被證明在玉米增產(chǎn)等方面效果不明顯。如周麗娜等（2017）在寧夏農(nóng)林科學(xué)院開展不同脲酶抑制劑對(duì)春玉米生產(chǎn)效果的影響研究，土壤類型為灌淤土，試驗(yàn)對(duì)比硫酸銅和NBPT 作為尿素增效劑的效果，結(jié)果顯示硫酸銅組在多個(gè)指標(biāo)上弱于常規(guī)尿素組，相反，NBPT 組在產(chǎn)量和氮肥利用率等指標(biāo)上強(qiáng)于常規(guī)尿素組，研究推薦NBPT用量為1%的尿素質(zhì)量[6]。

脲酶抑制劑和硝化抑制劑均對(duì)玉米產(chǎn)量及氮素利用率有提升作用，學(xué)者們對(duì)兩類抑制劑的效果進(jìn)行對(duì)比分析。楊雪（2019）在陜西省長武縣開展試驗(yàn)，土質(zhì)為粘壤質(zhì)黑壚土，參試玉米品種為先玉335，試驗(yàn)分樹脂包衣尿素、硫包衣尿素、雙氰胺（DCD）增效劑、3，4-二甲基吡唑磷酸鹽（DMPP）增效劑和NBPT 增效劑等多個(gè)組別，分別采用覆膜和不覆膜兩種種植方式。結(jié)果顯示，在不覆膜種植模式下，DMPP組對(duì)玉米產(chǎn)量提升效果最佳，其次是兩類包衣組和DCD組，NBPT組效果一般；在覆膜種植模式下，NBPT組的增產(chǎn)效果最明顯，其次是DCD組和DMPP 組[7]。可見兩類抑制劑的效果受種植模式等因素的影響較大，不同生長環(huán)境下，同一脲酶抑制劑發(fā)揮的效果不一致。

2 硝化抑制劑提升玉米種植效果的相關(guān)研究

顆粒尿素及液態(tài)尿素硝酸銨是全球最重要的兩類氮素肥料，尿素是有機(jī)氮肥，作物不能直接吸收，其在氨化菌和硝化菌等微生物作用下降解成植物易吸收的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮。硝態(tài)氮濃度過高，易轉(zhuǎn)變?yōu)橹参镫y以吸收的亞硝酸鹽，以及發(fā)生淋溶等損失，硝化抑制劑可以抑制銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，延長氮肥肥效，從而提高氮素利用率[8]。常用的硝化抑制劑包括2-氯-6-（三氯甲基）吡啶（CP）、DCD和DMPP等。硝化抑制劑已成為一類重要的氮肥增效劑，大量用于玉米種植。

Sajjad Raza（2018）認(rèn)為氮素以 NH3、N2O 和 NO的氣態(tài)形式排放及淋溶是造成損失的主要原因，抑制硝化作用是控制氮素?fù)p失的有效途徑。在其研究小麥-玉米輪作中DCD的增產(chǎn)和降硝酸鹽效果試驗(yàn)中，相比于不施DCD 的對(duì)照組，DCD 處理組可以有效增加土壤中銨態(tài)氮的含量，同時(shí)提高小麥和玉米產(chǎn)量及氮素利用率[9]。其它一些研究也表明DCD是一個(gè)不錯(cuò)的氮肥增效劑。張英鵬等（2019）認(rèn)為肥料中氮損失最大的幾個(gè)影響因素依次為氨揮發(fā)、淋溶和N2O 排放，其在華北平原的德州市開展常規(guī)尿素、微生物肥、金正大生產(chǎn)的小麥和玉米專用控釋肥和自配硝化抑制劑肥在小麥-玉米輪作區(qū)的效果對(duì)比研究中，土壤類型為砂質(zhì)壤土，參試玉米品種魯寧184，自配硝化抑制劑用量為尿素用量的8%。結(jié)果表明自配硝化抑制劑肥提升玉米產(chǎn)量效果最佳，且可最大程度地降低氮損失，與尿素相比，降低幅度達(dá)20.8%[10]。除開常規(guī)施肥模式，一些研究也分析了減氮模式下DCD 對(duì)玉米氮肥利用率的影響。董強(qiáng)等（2017）在黃土高原南部開展減氮模式下DCD 對(duì)春玉米產(chǎn)量和土壤中硝態(tài)氮?dú)埩舻挠绊懷芯?，同時(shí)對(duì)比DCD 與脲甲醛包膜氮肥的效果。研究表明，在減少20%氮肥的情況下，DCD 和包膜氮肥對(duì)減少土壤中氮?dú)埩舻男Ч伙@著，但可以將玉米產(chǎn)量維持在100%氮肥水平[11]。

CP 也是常用的硝化抑制劑。林海濤等（2015）對(duì)比含CP的氮肥增效劑與DCD增效劑對(duì)夏玉米產(chǎn)量的影響，試驗(yàn)所用含CP氮肥增效劑為陶氏益農(nóng)農(nóng)業(yè)科研（中國）有限公司提供，參試玉米品種為先育335，結(jié)果表明含CP氮肥增效劑的效果優(yōu)于DCD型增效劑，其最佳用量為5.130L·hm-2[12]。郝小雨等（2016）的研究也顯示類似結(jié)果，其參試春玉米品種為龍丹42，試驗(yàn)用土為哈爾濱市民主鎮(zhèn)旱地黑土，在相同施氮量下CP組和DCD組均可以提高玉米產(chǎn)量、降低土層硝態(tài)氮含量。在連續(xù)兩年試驗(yàn)中，CP組的綜合表現(xiàn)優(yōu)于DCD組，考慮到CP的低廉成本，作者推薦優(yōu)先選用CP 作為硝化抑制類氮肥增效劑[13]。

DMPP是近十年來被研究較多的一種新型硝化抑制劑，不少研究表明DMPP 也可以有效促進(jìn)玉米種植效果。鄧松華等（2020）采用氮、磷、鉀比例為26︰5︰6的尿基復(fù)合肥作為對(duì)照組，以加入DMPP 占總氮量0.26%的尿基復(fù)合肥作為試驗(yàn)組研究DMPP對(duì)玉米生長的影響，結(jié)果表明，DMPP組可以提高玉米產(chǎn)量8.3%～30.5%[14]。

不少研究者希望了解不同硝化抑制劑的效果優(yōu)劣。崔磊等（2019）認(rèn)為不同的氮素肥料種類和土壤環(huán)境均會(huì)影響硝化抑制劑的效果，為探明不同硝化抑制劑及其組合對(duì)玉米產(chǎn)量以及氮肥吸收率等指標(biāo)的影響，在吉林省農(nóng)安縣的黑土土質(zhì)區(qū)以含氮量為26%的氯化銨作為氮肥肥源開展比對(duì)試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)DMPP、DMPP＋DCD、CP＋DMPP 和CP＋DCD等多類硝化抑制劑處理，結(jié)果表明硝化抑制劑組合組降低土壤中硝態(tài)氮含量的能力強(qiáng)于單類抑制劑組別，且有顯著性差異。在玉米產(chǎn)量、玉米生物量、玉米氮肥吸收率等指標(biāo)上，CP＋DMPP組合的效果均表現(xiàn)較優(yōu)[15]。

較多研究表明硝化抑制劑在不同的土壤類型和氮源環(huán)境中效果不同，因此，脫離具體的作物生長環(huán)境，單純判斷硝化抑制劑優(yōu)劣是非常困難的。Diez J. A.等（2010）在地中海環(huán)境中開展的研究也例證了這一點(diǎn)，試驗(yàn)中使用的氮肥種類為硝酸銨，選用的硝化抑制劑包括DCD 和DMPP，結(jié)果表明含DCD和DMPP的肥料可顯著減少土壤中硝酸根離子的濃度，比未加抑制劑的肥料低30%；然而在相同施氮量下，添加硝化抑制劑沒有顯著提高玉米的產(chǎn)量；雖然DCD 組的產(chǎn)量最高，但與硝酸銨氮肥組沒有顯著差異，且硝酸銨氮肥組的玉米產(chǎn)量高于DMPP 組；他們認(rèn)為淋溶是導(dǎo)致試驗(yàn)中氮素?fù)p失的最主要原因，在開展試驗(yàn)的兩年中，由于第二年降水量較大，硝酸鹽的淋溶損失顯著超過第一年[16]。

3 兩類抑制劑聯(lián)合使用的相關(guān)研究

硝化抑制劑和脲酶抑制劑分別在植物利用氮素的不同環(huán)節(jié)發(fā)生作用，因此，不少學(xué)者研究兩類抑制劑聯(lián)合在作物種植中對(duì)各類指標(biāo)的提升效果。李君（2014）研究硝化/脲酶制劑對(duì)新疆地區(qū)小麥種植效果的影響，結(jié)果表明NBPT與CP組合可顯著抑制尿素水解，降低N2O排放，提高小麥的生長性狀、產(chǎn)量等[17]。硝酸銨液體也是重要氮肥之一，一些研究表明在硝酸銨滴灌施肥模式下，HQ 加DCD 組合對(duì)油菜的性狀和減少土壤淋溶損失均有益處[18]。

在專門針對(duì)玉米的研究中，硝化/脲酶抑制劑同樣被證明可以提升玉米產(chǎn)量和氮素利用率。李敏等（2014）研究中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所研發(fā)的穩(wěn)定氮肥的效果，該氮肥是普通尿素中加入脲酶抑制劑和硝化抑制劑復(fù)配制成，供試土壤為安徽省阜陽市地區(qū)的砂姜黑土，參試玉米品種為隆平206，種植密度為6.0×104株·hm-2。結(jié)果表明含雙抑制劑的高量穩(wěn)定氮肥比普通氮肥增產(chǎn)7.3～10.5%，表觀氮素利用率也顯著提升[19]。另外，含雙抑制劑的NAM肥料、以及一定比例的DCD和HQ雙抑制劑尿素氮肥，同樣被證明可以提高玉米產(chǎn)量和肥料利用率[20-24]。

一些研究表明硝化/脲酶抑制劑組合的效果并不一定優(yōu)于單類抑制劑的效果。張立國等（2018）在黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地開展長效復(fù)合增效劑、HQ、DCD、復(fù)硝酚鈉等肥料增效劑的對(duì)比效果試驗(yàn)，參試玉米品種為鄭單958，其中長效復(fù)合增效劑由HQ、DCD、絡(luò)合稀土和沸石組成。結(jié)果表明，DCD組對(duì)玉米產(chǎn)量的提升效果最明顯，其次是長效復(fù)合增效劑和HQ；在氮肥利用率上，DCD組的表現(xiàn)同樣優(yōu)于含雙抑制劑的長效復(fù)合肥組[25]。何威明（2010）以蕹菜為研究對(duì)象，對(duì)硝化/脲酶抑制劑組合的增產(chǎn)效果低于單類抑制劑的機(jī)理進(jìn)行研究，試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為潮土，選用DCD和3，5-二甲基吡唑（DMP）作為硝化抑制劑，脲酶抑制劑則為HQ和PPD，設(shè)計(jì)分單類抑制劑、DCD＋HQ 雙抑制劑等組別。結(jié)果表明硝化抑制劑DCD 和DMP 處理顯著降低土壤硝態(tài)氮的含量，而脲酶抑制劑HQ 和PPD 則增加土壤硝態(tài)氮含量；1%～5%DCD 比尿素處理提高土壤銨態(tài)氮27.4%～119.0%；單施2.5%DCD 可顯著提高雍菜產(chǎn)量達(dá)12.15%；DCD＋HQ 硝化/脲酶抑制劑組合只增加土壤銨態(tài)氮13.9%～39.4%，增加土壤硝態(tài)氮3.3%～3.7%。顯然，雙抑制劑對(duì)土壤中銨態(tài)氮濃度的提升低于單一DCD組，不過雙抑制劑組合在降低氮素?fù)p失上表現(xiàn)更佳，高于各單施抑制劑處理。因此，對(duì)于土壤中氮素含量充足，以銨態(tài)氮營養(yǎng)為主的作物來說，單施硝化抑制劑的增產(chǎn)效果可能會(huì)優(yōu)于硝化/脲酶抑制劑組合[26]。何威明的試驗(yàn)表明硝化/脲酶抑制劑組合可以較好地降低土壤氮素的損失，對(duì)于銨態(tài)氮濃度的提升效果則可能不如單一硝化抑制劑。張懂理（2020）的研究也表明硝化/脲酶抑制劑組合增效肥對(duì)玉米增產(chǎn)效果不一定高于單一硝化抑制劑增效肥。在其研究中，施用添加硝化抑制劑的施可豐復(fù)合肥可讓玉米增產(chǎn)10.59%，而施用添加脲酶抑制劑＋硝化抑制劑的恩久復(fù)合肥增產(chǎn)僅為8.01%[27]。

Curtis J.Dell 等（2014）在美國賓夕法尼亞中部以旱地玉米為研究對(duì)象，對(duì)比液體尿素硝酸銨、顆粒尿素、含脲酶和硝化抑制劑SuperU尿素以及含脲酶和硝化抑制劑的AgrotainPlus 液體尿素硝酸銨等在氮排放和玉米增產(chǎn)上的效果，其研究也表明硝化/脲酶抑制劑的增產(chǎn)效果受很多因素影響，導(dǎo)致其減排和增產(chǎn)效果不顯著。雖然SuperU 和AgrotainPlus組延緩硝態(tài)氮的積累，但從4年的長期效果來看，不同組別下的N2O總排放量和玉米總產(chǎn)量沒有顯著性差異，分析認(rèn)為降雨是導(dǎo)致這一結(jié)果的重要原因之一[28]。

添加抑制劑來提升氮肥效果是一種化學(xué)的控制施肥方法，而改變肥料形態(tài)的物理學(xué)方法同樣可以提升氮肥效果。不少研究將硝化/脲酶抑制劑與包膜技術(shù)結(jié)合起來，以研發(fā)更有效的緩控氮肥增效方法。安文博（2019），王彬（2020）等研究硝化/脲酶抑制劑與樹脂包膜技術(shù)、氨穩(wěn)定技術(shù)聯(lián)用對(duì)玉米生長的影響，結(jié)果表明包膜技術(shù)對(duì)玉米的產(chǎn)量、品質(zhì)等指標(biāo)有一定提升效果[29，30]。

4 抑制劑影響氮排放的相關(guān)研究

N2O 是六大主要溫室氣體之一，其容易在氮素肥料反硝化過程中產(chǎn)生，由于全球溫室效應(yīng)越來越嚴(yán)重，因此，控制氮肥反硝化生成的N2O排放十分必要。硝化抑制劑和脲酶抑制劑能夠提升植物的氮素利用率，理論上可以降低溫室氣體的排放。不少研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。孫磊等（2020）在哈爾濱市民主鄉(xiāng)開展增效劑對(duì)玉米田溫室氣體減排的效果研究，試驗(yàn)用土為黑土，通過與常規(guī)尿素組合及緩釋氮肥組對(duì)比，增效劑組不僅提高玉米產(chǎn)量，而且減少N2O的排放，但對(duì)總C02的減排效果不明顯[31]。

李艷勤等（2019）研究硝化抑制劑DMPP對(duì)玉米地中N2O 和NH3減排的效果，試驗(yàn)在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市烏拉特前旗長勝村開展，土質(zhì)為鹽化潮土，參試玉米品種為寧玉218，設(shè)計(jì)減氮53.3%＋DMPP 組別。結(jié)果表明該施肥方案在不造成玉米減產(chǎn)的同時(shí)，可以降低34.6%的N2O排放，也增加NH3的排放，但NH3并非溫室氣體。因此，DMPP 作為增效劑，有利于降低溫室氣體排放[32]。

國外一些試驗(yàn)也表明硝化抑制劑具有降低N2O排放的效果。Hong J Di 等（2003）研究硝化抑制劑DCD在牧場減排中發(fā)揮的作用，試驗(yàn)土壤是自由排水的利斯莫爾含石粉質(zhì)壤土，6個(gè)月的試驗(yàn)期內(nèi)，施用DCD的土壤N2O排放量減少76%[33]。該研究同樣證明DCD 可以大幅延長NH4＋的半衰期，從而減少氮肥的淋溶損失[34]。Abdul Hadi 等（2008）在印度尼西亞南加里曼丹區(qū)域的試驗(yàn)也表明DCD 的N2O 減排效果在玉米田中同樣有效[35]。其他一些研究也驗(yàn)證了在旱作玉米種植區(qū)，含硝化/脲酶抑制劑的不同氮源比包膜緩釋氮源肥料更能降低N2O 的排放，無論這些氮源以尿素為主還是以液體尿素硝酸銨為主[36-38]。

5 影響抑制劑效果因素的相關(guān)分析

硝化抑制劑和脲酶抑制劑作用的發(fā)揮依賴于土壤中微生物的生態(tài)活動(dòng)。只有營造合適的作物根部微環(huán)境，才能發(fā)揮抑制劑理論上的效果。作物根部的微環(huán)境受很多因素的影響，包括溫度、降雨、土壤含水率、土壤化學(xué)環(huán)境等。不少研究表明這些因素對(duì)氮肥抑制劑的效果產(chǎn)生重要影響。

5.1 土壤類型

土壤類型多種多樣，不同類型的土壤氮磷鉀含量、酸堿度、孔隙率等均不同，不少研究表明土壤類型可以影響氮肥增效劑的效果。徐麗萍（2019）選用三種不同質(zhì)地的土壤開展脲酶抑制劑效果研究，三種土壤類型分別為灰漠土、潮土和紅壤，其中灰漠土主要分布在我國新疆等地，有機(jī)質(zhì)含量低，偏堿性；潮土主要在我國南方，有機(jī)質(zhì)含量普遍低，砂粒含量高；紅壤的特點(diǎn)是保水性差，缺鉀和偏酸性。試驗(yàn)用氮源為液體尿素硝酸銨，抑制劑為NB?PT。結(jié)果表明在土壤中氮源的銨態(tài)氮峰值期，NB?PT 的脲酶抑制率在灰漠土中為5.2%～34.29%、在紅壤中為3.27%～9.62%，在潮土中為27.6%～38.02%，在潮土和灰漠土上的效果優(yōu)于紅壤[39]。Cameron K C 等（2013）收集整理關(guān)于提升土壤中氮素利用率方案的文章，認(rèn)為土壤性質(zhì)會(huì)影響氮素的吸收利用，土壤中化學(xué)離子移動(dòng)的速率影響氮的吸收，大孔隙率和高含水的土壤更易因降雨而發(fā)生氮素流失。作者收集到一些研究案例：單獨(dú)硝化抑制劑對(duì)N2O的減排效果甚至好于兩類抑制劑的聯(lián)合使用，分析認(rèn)為與土壤質(zhì)地有關(guān)，可能由于土壤含水率較低，影響脲酶抑制劑的效果[40]。Johannes Friedl等（2020）研究硝化抑制劑DMPP在兩種不同土壤中的抑制效果，選用的兩種土壤分別為砂質(zhì)粘土和壤土，所用氮源為硝酸銨。結(jié)果表明在砂質(zhì)粘土中，DMPP 可顯著降低砂質(zhì)粘土NO3?的濃度，但在壤土中基本無效，分析認(rèn)為這些差異與兩種土壤中不同的微生物菌落活性有關(guān)[41]。

5.2 溫度、濕度或土壤含水率

溫度可以影響氨化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的活性，土壤含水率及空氣濕度等可以影響無機(jī)氮營養(yǎng)的轉(zhuǎn)運(yùn)及其被植物根系吸收的快慢。Sajjad Raza（2008）的研究表明溫度和土壤含水率對(duì)DCD 效果影響顯著。其在石灰性土壤中開展試驗(yàn)，設(shè)計(jì)10℃和25℃兩個(gè)溫度水平及40%和60%兩個(gè)土壤含水率水平組。結(jié)果表明高溫（25℃）和高土壤濕度（60%土壤含水率）下，硝酸鹽濃度最高，DCD 抑制效果最差。作者分析認(rèn)為可能在此環(huán)境下，DCD 降解加快、濃度降低，從而導(dǎo)致抑制效果減弱[9]。Sistani K R 等（2014）研究含DCD＋NBPT 兩類抑制劑、含氮量（N46%）尿素SuperU 及同樣含雙抑制劑（N28%）的液體尿素硝酸銨AgrotainPlus 對(duì)玉米產(chǎn)量和玉米種植中減排的影響，試驗(yàn)土質(zhì)為粉沙壤土，參試玉米品種為雜交DKC，研究從2009 年到2011 年為期三年。結(jié)果表明：除2009 年添加脲酶/硝化抑制劑的SuperU 和AgrotainPlus 組在產(chǎn)量等指標(biāo)上與液體尿素硝酸鈉（UAN）組有顯著差異外，2010 年和2011年，添加增效劑組和包膜組的增產(chǎn)等效果并不明顯，排除各種環(huán)境和管理因素，研究認(rèn)為降雨對(duì)該結(jié)果的影響最大。2009年，玉米總生長季降水量為872mm，而 2010 年 和 2011 年 分 別 為 688mm 和628mm。分析認(rèn)為由于2009年降雨量大，土壤含水率高，作物根系環(huán)境更適宜于抑制劑效果的發(fā)揮，因此增產(chǎn)效果顯著[42]。

5.3 施肥模式

作物對(duì)氮素肥料的吸收必定有極限值，施肥模式不佳導(dǎo)致營養(yǎng)成分超過作物吸收能力，即使抑制劑可以增加硝態(tài)氮或銨態(tài)氮濃度，肥料的效果也不能發(fā)揮。吳三鼎（2019）研究硝化抑制劑DCD 對(duì)春玉米生長的影響，試驗(yàn)土壤為黑壚土，參試玉米品種為先玉335。結(jié)果顯示硝化抑制劑雖然能阻止硝態(tài)氮的淋溶，但對(duì)春玉米產(chǎn)量提升并沒有顯著促進(jìn)效果。作者分析認(rèn)為硝化抑制劑導(dǎo)致尿素肥效的釋放與玉米自然生長期中氮素需求周期不同步，春玉米在苗期、拔節(jié)期、大小喇叭口期需氮量較大，而試驗(yàn)所采用的施肥模式為農(nóng)戶常用模式，即氮磷鉀肥料在播前一次性施入，這種模式下，肥效釋放慢，滿足不了春玉米生長的要求[43]。

5.4 土壤中有機(jī)碳含量

土壤中的有機(jī)碳可以改變土壤顆粒的分布結(jié)構(gòu)，影響微生物的生長，從而影響抑制劑的效果。研究者設(shè)計(jì)秸稈深埋對(duì)春玉米產(chǎn)量的提升試驗(yàn)，結(jié)果表明秸稈深埋可以阻止氮淋溶，防止土壤硝態(tài)氮下移，從而提升肥效[43]。Haben Asgedom等（2014）在加拿大曼尼托巴省紅河谷的粘土區(qū)開展含雙抑制劑的SuperU 尿素肥與可控釋聚合物包膜尿素產(chǎn)品ESN 降低N2O 排放的效果研究，結(jié)果表明ESN 組排放的N2O 較全尿素組少，而含DCD 和NBPT 雙抑制劑的SuperU 釋放的N2O 則與尿素組無差異。作者分析認(rèn)為造成該結(jié)果的原因與土質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的濃度有關(guān)，試驗(yàn)區(qū)有機(jī)質(zhì)含量豐富，這種高有機(jī)碳濃度可能降低了脲酶抑制劑和硝化抑制劑作用的發(fā)揮[44]。

5.5 種植的品種

不同作物根系微環(huán)境不同，常見的微生物菌群也不同。如豆科植物與根瘤菌有共生關(guān)系，豆科植物根系常見菌群多含根瘤菌，根瘤菌在其他科屬植物中則不常見。菌群不同，就意味著作物吸收氮素等養(yǎng)料的能力不同。雖然同種抑制劑對(duì)不同作物的增產(chǎn)效果的研究較少，但通過文獻(xiàn)收集，可以總結(jié)不同作物使用抑制劑后氮素代謝的一些規(guī)律。馬芬等（2020）引用Ti等的研究，通過大量文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)脲酶抑制劑降低NH3揮發(fā)的效果整體規(guī)律如下：水稻＞小麥＞玉米＞牧草；而硝化抑制劑則表現(xiàn)為牧草＞蔬菜＞小麥＞水稻＞玉米，即抑制劑對(duì)不同的種植品種效果不一致[1]。

6 新型氮肥增效劑的相關(guān)研究

現(xiàn)有硝化抑制劑和脲酶抑制劑的種類較多，但對(duì)新抑制劑的研究一直沒有中斷。如新研究發(fā)現(xiàn)醋酸棉酚有脲酶抑制作用。已發(fā)現(xiàn)對(duì)硝化細(xì)菌有抑制作用的化學(xué)物質(zhì)超過幾十種，其中包括吡唑類化合物。翟曉桐（2019）在吡唑類化合物的基礎(chǔ)上開發(fā)出三種新型抑制劑，其設(shè)計(jì)思路為以有脲酶抑制性的金屬離子作為中心原子，通過與吡唑類化合物的配合生成穩(wěn)定的有機(jī)配合物，并通過試驗(yàn)篩選，從而得到具有硝化和脲酶雙抑制效果的抑制劑。試驗(yàn)中以吡唑（PZ）和DMP為原料，以金屬氯化物MCl2（M＝Cu、Zn、Co）作為配位中心，在物理和化學(xué)方法聯(lián)合作用下，得到三種穩(wěn)定的配合物：[Cu（pz）4Cl2]、[Zn2（dmpz）4Cl2]和Co（dmpz）2Cl2]，通過脲酶活性及硝化細(xì)菌的抑制性試驗(yàn)，證實(shí)三類化合物均有硝化抑制作用，其中[Cu（pz）4Cl2]不僅可以作為硝化抑制劑，而且具備脲酶抑制劑效果，是潛在的應(yīng)用價(jià)值巨大的肥料增效劑[45]。

（3，4-二甲基-1H-吡唑-1-基）丁二酸異構(gòu)體混合物（DMPSA）也是吡唑類化合物，不少研究表明該化合物具有較強(qiáng)的硝化抑制效果。Guillermo Guardia 等（2017）在砂質(zhì)壤土上開展新型硝化抑制劑DMPSA 與脲酶抑制劑NBPT 的對(duì)比效果研究，結(jié)果顯示新型抑制劑DMPSA 可以更有效地減低N2O的排放，并且不降低作物的產(chǎn)量[46]。Jaime Recio 等（2019）也提出DMPSA可以有效增加小麥產(chǎn)量，減低N2O的排放，并且不損害小麥品質(zhì)[47]。

物理包膜是利用物理原理來控制肥效釋放的一種技術(shù)，將包膜技術(shù)與抑制劑結(jié)合，可以同時(shí)發(fā)揮物理和化學(xué)增效作用，從而提高增效劑的效果。巴闖（2017）在含硝化/脲酶抑制劑的包膜尿素對(duì)玉米增產(chǎn)的效果試驗(yàn)中，對(duì)比PCUI 和PCIU 型等多類增效劑的效果，其中PCUI 的制備是將硝化抑制劑DMPP 鋪展在抗性塑料袋內(nèi)，然后再涂覆尿素和脲酶抑制劑NBPT，最后包膜；而PCIU的制備是將尿素先鋪展在抗性塑料袋內(nèi)，再鋪展兩類抑制劑，最后包膜。結(jié)果顯示，PCUI 處理的土壤，氨揮發(fā)和溫室氣體排放累積量最低，減排潛力最大，顯著提高玉米產(chǎn)量和氮肥利用率，是一款新型高效復(fù)合氮肥[48]。

7 展望

發(fā)達(dá)國家在氮肥增效劑的研發(fā)和應(yīng)用上都領(lǐng)先我國。一些消息稱德國擬禁止使用普通尿素，以提高增效氮肥的使用比例[49]?；ゎ惪鐕揞^如德國巴斯夫、美國陶氏公司均投入大量資金在肥料增效劑的研發(fā)上。由于研發(fā)滯后以及市場被國外產(chǎn)品擠壓，我國市場上的新型肥料增效劑一般從國外引進(jìn)，要改善這種局面，必須加大我國肥料增效劑的研發(fā)投入。當(dāng)前，在氮肥增效劑研究領(lǐng)域，新的研究方法和思路層出不窮。

抑制劑作用機(jī)理研究是氮肥增效劑研發(fā)中的基礎(chǔ)研究，國外一些學(xué)者采用基因組學(xué)方法分析抑制劑的作用機(jī)理。如Johannes Friedl（2020）采用N15示蹤法以分析N2O還原酶基因（nosZ）在不同土壤中的含量，從而分析不同硝化抑制劑抑制N 代謝細(xì)菌表達(dá)關(guān)鍵酶的效果。其研究發(fā)現(xiàn)，N2O︰N2的濃度變化是硝化抑制劑解除N2O 生成抑制的關(guān)鍵[41]。未來，加強(qiáng)N代謝細(xì)菌基因組學(xué)的研究非常有必要，只有基礎(chǔ)理論研究的加強(qiáng)，新的高效氮肥增效劑才會(huì)越來越多。

利用計(jì)算機(jī)模型工具來預(yù)測和研究新型增效劑也是未來研究發(fā)展方向之一。計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算和預(yù)測能力，可以減少研究人員的數(shù)據(jù)處理時(shí)間和試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的比對(duì)試驗(yàn)組數(shù)量。周翔等（2019）在研究不同控/緩釋肥對(duì)玉米地的減排效果中，便利用De Nitrification-De Compositon（DCDC）模型來分析不同生長環(huán)境下，不同控釋肥的減排效果[50]。未來，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及人工智能等將更多地應(yīng)用到N代謝試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果預(yù)測中，以加快田間試驗(yàn)周期，提升研發(fā)效率。