海帶多糖與生化抑制劑結(jié)合的穩(wěn)定性尿素在黑土和黃土水稻上的施用效果

肖富容， 李東坡， 薛 妍， 宋玉超， 張 可，張藝籍， 李永華， 鄭 野， 張金明， 崔永坤

(1.中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所，沈陽 110016；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.北方華錦化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司，遼寧 盤錦 124021；4.錦西天然氣化工有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125001；5.遼寧沈陽農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，沈陽 110107)

施入土壤中的肥料養(yǎng)分釋放速率是否與植株吸收養(yǎng)分速率相符是決定肥料利用率高低的關(guān)鍵因素。氮肥對(duì)于水稻的生長(zhǎng)及產(chǎn)量的形成起著至關(guān)重要的作用，而尿素作為我國(guó)水稻種植中最為常用的氮素肥料，在施入土壤后會(huì)迅速水解，通過氨揮發(fā)，硝化—反硝化及淋洗等方式損失，僅有少量養(yǎng)分能被植物吸收利用，同時(shí)，損失的氮素會(huì)進(jìn)入到水體及大氣環(huán)境中，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化及溫室效應(yīng)等環(huán)境問題，因此，研發(fā)新型高效肥料，提高我國(guó)水田氮肥利用率是實(shí)現(xiàn)水稻綠色生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。

已有研究表明，脲酶抑制劑及硝化抑制劑能有效抑制尿態(tài)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，進(jìn)而向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)進(jìn)程，延緩肥料氮在土壤中的釋放與轉(zhuǎn)化，降低氮素在土壤中的損失，促進(jìn)水稻對(duì)肥料氮的吸收，以脲酶抑制劑及硝化抑制劑為核心制成的穩(wěn)定性肥料也已受到廣泛關(guān)注，對(duì)其應(yīng)用效果也進(jìn)行了大量研究。Wallace等研究發(fā)現(xiàn)，NBPT、DMPP與尿素配合施用能有效減少肥料氮的損失，提高作物產(chǎn)量及氮素利用率；Abalos等通過meta分析統(tǒng)計(jì)表明，生化抑制劑的添加能有效降低氮素?fù)p失，平均提高氮肥利用率達(dá)12.9%。生化抑制劑的施用效果受多種土壤因素的影響，在不同土壤中調(diào)控尿素氮轉(zhuǎn)化的作用效果有較大差異，單一生化抑制劑的施用難以適用于不同種土壤或作物，因此，針對(duì)不同土壤類型研制專用高效穩(wěn)定性肥料以提升傳統(tǒng)穩(wěn)定性肥料的施用效果是未來穩(wěn)定性肥料的發(fā)展方向。

海藻作為海洋中儲(chǔ)量最大的生物資源，含較多陸地上所缺乏的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，長(zhǎng)期以來在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被用以改良土壤性質(zhì)及促進(jìn)植物生長(zhǎng)。近年來，伴隨著生物刺激素研究的不斷深入，海藻提取物作為主流生物刺激素之一也已經(jīng)被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中。海藻提取物已經(jīng)被證實(shí)具有改善作物品質(zhì)、提高產(chǎn)量、提高植株抗旱能力、促進(jìn)植株根毛及次生根伸長(zhǎng)及改良土壤理化性質(zhì)、提高土壤通氣性的作用，對(duì)土壤重金屬污染的修復(fù)具有積極影響。海帶多糖是褐藻提取物的主要活性物質(zhì)之一，主要包括海帶淀粉、海帶膠、藻酸等多糖類物質(zhì)，能有效誘導(dǎo)植株抗逆反應(yīng)，對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥殘留有明顯的降解作用，抑制植株葉片中葉綠素的降解，維持較高的根系活力，進(jìn)而促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)產(chǎn)量的形成。在當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，海帶多糖通常與單一元素化肥或復(fù)合肥結(jié)合制成海藻肥料被應(yīng)用，對(duì)于海帶多糖與生化抑制劑結(jié)合研制高效穩(wěn)定性增效肥料的研究較少，海帶多糖與生化抑制劑結(jié)合的高效穩(wěn)定性增效肥料相比傳統(tǒng)穩(wěn)定性肥料施用效果是否有明顯提高，海帶多糖與哪些生化抑制劑結(jié)合能產(chǎn)生正效應(yīng)，哪些會(huì)產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，在何種土壤中二者結(jié)合能夠發(fā)揮較好功效等問題有待深入研究。因此，本試驗(yàn)在黑土和黃土2種典型土壤上探究海帶多糖與不同種生化抑制劑相結(jié)合的高效穩(wěn)定性增效尿素肥料在水稻種植中的施用效果，為研制新一代高效穩(wěn)定性尿素肥料，解決我國(guó)水田種植中氮肥利用率低下的問題提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2020年5—10月在中國(guó)科學(xué)院沈陽農(nóng)田生態(tài)實(shí)驗(yàn)站(41°49′N，123°33′E)進(jìn)行，供試土壤為黑土、黃土。黑土采集自吉林省農(nóng)安縣永安鄉(xiāng)(125°49′E，43°51′N)0—20 cm土層土壤，黃土采自陜西省咸陽市長(zhǎng)武縣(107°48′E，34°59′N)的農(nóng)田0—20 cm土層土壤。黑土土壤pH為6.23，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量分別為32.19，1.68，0.79，50.50 g/kg，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量分別為11.15，59.73，78.88，322.15 mg/kg。黃土土壤pH為8.01，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量分別為31.26，1.14，0.67，40.45 g/kg，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量分別為9.17，10.70，11.45，257.37 mg/kg。供試尿素肥料為國(guó)藥集團(tuán)生產(chǎn)，含氮量為46%，重過磷酸鈣由云天化集團(tuán)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，含PO43%，氯化鉀由俄羅斯生產(chǎn)，含KO 60%；本試驗(yàn)所用脲酶抑制劑N—丁基硫代磷酰三胺(NBPT)由Macklin生物科技公司生產(chǎn)，硝化抑制劑3，4—二甲基吡唑磷酸鹽(DMPP)由Maya Reagent生物科技公司生產(chǎn)，以上生化抑制劑均為分析純。供試生物刺激素海帶多糖(L)為國(guó)內(nèi)某公司提供，含海藻多糖7.18%，海藻酸7.18%，KO 7.26%，有機(jī)質(zhì)7.40%。供試作物為粳稻，品種為“美鋒1號(hào)”。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理，分別為：(1)不施氮肥(CK)；(2)單施尿素(N)；(3)添加海帶多糖的尿素(L)；(4)添加NBPT的尿素(NBPT)；(5)添加DMPP的尿素(DMPP)；(6)添加NBPT和海帶多糖的尿素(NBPT+L)；(7)添加DMPP和海帶多糖的尿素(DMPP+L)。所有處理均施磷鉀肥料，所有處理均設(shè)3次重復(fù)，生化抑制劑NBPT、DMPP添加量為尿素量的0.25%，0.5%，生物刺激素海帶多糖添加量為尿素量的6‰。每盆土壤折合干土重為6 kg，各處理施氮量、施磷量(PO)、施鉀量(KO)分別為0.70，0.12，0.15 g/kg，每盆定植水稻5穴，每穴3株，水稻生育期內(nèi)按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)田間管理辦法進(jìn)行。

盆栽種植方法：將風(fēng)干的土壤過2 mm篩，將篩好的土壤稱重后平鋪在塑料布上，將提前稱重好的海帶多糖與生化抑制劑充分混合后，與尿素按比例均勻混合制成高效穩(wěn)定性增效尿素肥料，連同稱好的磷、鉀肥料再與土壤混合均勻。將混合后的土壤轉(zhuǎn)移至高度為28 cm、直徑為26 cm的塑料盆中，澆水使土壤含水量為田間最大持水量的60%。水稻生育期內(nèi)采用人工澆水的方式，各盆澆水量保證一致，水稻生育期內(nèi)不再追肥。

1.3 試驗(yàn)樣品采集

試驗(yàn)于2020年5月12日裝盆插秧，10月7日收獲。于水稻4個(gè)生育時(shí)期(分蘗期，抽穗開花期，灌漿期，成熟期)采用5點(diǎn)取樣法采集盆中土壤樣品，采集的土壤樣品混合均勻，去除細(xì)根雜物等。成熟期收獲整盆植株樣品，收集籽粒、莖葉及根系，風(fēng)干后測(cè)定籽粒產(chǎn)量、生物產(chǎn)量及根生物量。同時(shí)進(jìn)行籽粒、秸稈及根系樣品全氮含量分析。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

土壤尿素態(tài)氮含量測(cè)定：將土壤樣品用2 mol/L氯化鉀—乙酸苯汞溶液浸提(土∶水為1∶10)，在160 r/min條件下振蕩1 h，過濾土壤得浸提液，濾液用AA3型流動(dòng)分析儀測(cè)定；土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量測(cè)定：將土壤樣品用2 mol/L氯化鉀溶液浸提(土∶水為1∶10)，在160 r/min條件下振蕩1 h，過濾土壤得浸提液，用AA3型流動(dòng)分析儀測(cè)定。

在水稻抽穗末期使用葉綠素儀(CCM—200型號(hào))及葉面積儀(YMJ—B型號(hào))測(cè)定水稻葉片葉綠素含量、葉面積指數(shù)；成熟期測(cè)定水稻分蘗數(shù)及株高，對(duì)水稻樣品進(jìn)行考種，將籽粒、莖葉秸稈、根系置于烘箱之中，70 ℃烘至恒重，用粉碎機(jī)粉碎，過0.5 mm篩，使用VARIO MACRO元素分析儀測(cè)定植株全氮含量。

1.5 計(jì)算方法

硝化抑制率(%)=(-)/×100%

式中：為只施普通尿素處理的水稻土壤硝態(tài)氮含量(mg/kg)；為添加硝化抑制劑尿素處理土壤硝態(tài)氮含量(mg/kg)。

土壤表觀硝化速率(%)=土壤硝態(tài)氮含量/(土壤銨態(tài)氮含量+土壤硝態(tài)氮含量)×100%

參照葛均筑等的方法進(jìn)行指標(biāo)的計(jì)算：

水稻植株吸氮量(g)=水稻植株含氮量×水稻植株干物質(zhì)重

水稻表觀氮肥吸收利用率(%)=(施氮處理水稻氮積累量-不施氮肥處理水稻氮積累量)/施氮量×100%

水稻氮肥偏生產(chǎn)力(g/g)=施氮處理水稻籽粒產(chǎn)量/施氮量

水稻氮肥農(nóng)學(xué)效率(g/g)=(施氮處理水稻籽粒產(chǎn)量-不施氮處理水稻籽粒產(chǎn)量)/施氮量

1.6 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010，SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Origin 9.1軟件作圖，采用Duncan最小顯著極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤尿素態(tài)氮、銨態(tài)氮及硝態(tài)氮含量的影響

水稻分蘗期，所有處理土壤中尿素態(tài)氮含量均為0，此后的3個(gè)時(shí)期所有處理土壤均沒有檢測(cè)尿素態(tài)氮含量。

2.1.1 不同處理土壤銨態(tài)氮含量變化特征 由圖1可知，2種類型土壤中，隨水稻生育期的進(jìn)行，各處理土壤銨態(tài)氮含量呈降低趨勢(shì)，分蘗期土壤銨態(tài)氮含量最高。2種土壤中施氮處理水稻分蘗期土壤銨態(tài)氮含量均高于CK處理，而后各處理之間趨于一致。

黑土中，相比單獨(dú)添加尿素，海帶多糖的添加顯著提高了水稻生育前期土壤銨態(tài)氮含量(<0.05)，銨態(tài)氮含量在19.29 mg/kg以上，灌漿期后由于海帶多糖效果的降低而與單獨(dú)添加尿素處理銨態(tài)氮含量趨于一致；相比NBPT單獨(dú)添加，海帶多糖的添加提高了水稻分蘗期銨態(tài)氮含量，在抽穗開花期，銨態(tài)氮含量顯著降低；相比DMPP單獨(dú)添加，海帶多糖的添加顯著降低生育前期土壤銨態(tài)氮含量，表明海帶多糖的添加會(huì)降低DMPP的硝化抑制效果。灌漿期后水稻植株對(duì)養(yǎng)分吸收能力降低，各處理黑土中銨態(tài)氮含量趨于一致。

黃土中，相比單獨(dú)添加尿素，海帶多糖的添加并未對(duì)水稻生育期內(nèi)土壤銨態(tài)氮含量造成顯著影響(<0.05)。水稻分蘗期添加DMPP處理土壤銨態(tài)氮含量均處于較高水平，在20.81 mg/kg以上；相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加提高了生育前期土壤銨態(tài)氮含量，銨態(tài)氮含量達(dá)18.00 mg/kg，海帶多糖的添加有利于銨態(tài)氮含量的提高；相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加顯著提高水稻分蘗期至抽穗開花期銨態(tài)氮含量，同時(shí)，水稻生育后期黃土中銨態(tài)氮含量也有所提高，海帶多糖的添加能顯著提高DMPP的硝化抑制效果。

圖1 水稻不同生育時(shí)期各處理土壤中銨態(tài)氮含量

2.1.2 不同處理土壤硝態(tài)氮含量變化特征 由圖2可知，水稻土壤長(zhǎng)期處于淹水環(huán)境下，氧氣含量較低，土壤硝化作用較弱，2種類型土壤中，各處理土壤硝態(tài)氮含量均處于較低水平，CK處理與施氮處理硝態(tài)氮含量并未表現(xiàn)出明顯差異，隨水稻生育期的進(jìn)行，各處理土壤硝態(tài)氮含量呈現(xiàn)先升高后降低而后又升高的趨勢(shì)。

黑土中，水稻分蘗期至抽穗開花期，L處理土壤硝態(tài)氮含量均顯著高于其他處理(<0.05)，硝態(tài)氮在4.05 mg/kg以上，相比單獨(dú)添加尿素，海帶多糖的添加顯著提高生育前期硝態(tài)氮含量，隨著生育期的進(jìn)行而與單施氮素處理硝態(tài)氮含量趨于一致；相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加顯著降低分蘗期黑土中硝態(tài)氮含量，結(jié)合銨態(tài)氮含量變化規(guī)律，海帶多糖與NBPT結(jié)合在水稻分蘗期能起到抑制硝化作用的效果；相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加并未對(duì)水稻生育前期黑土中硝態(tài)氮含量造成顯著影響。

黃土中，相比單獨(dú)添加尿素，海帶多糖及生化抑制劑NBPT、DMPP的添加均降低水稻生育前期土壤硝態(tài)氮含量，表明海帶多糖及生化抑制劑的添加均具有減少水稻黃土中硝態(tài)氮含量的效果；相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加降低了生育期內(nèi)黃土中硝態(tài)氮含量；相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加顯著提高了分蘗期黃土硝態(tài)氮含量(<0.05)，結(jié)合銨態(tài)氮含量變化規(guī)律分析，可能是較高的銨態(tài)氮含量導(dǎo)致了土壤硝化作用強(qiáng)度的提高，致使黃土中硝態(tài)氮含量的累積。

結(jié)合2種類型土壤中速效氮含量變化規(guī)律，海帶多糖均表現(xiàn)出提高水稻生育前期土壤銨態(tài)氮含量的作用。黑土海帶多糖的添加能提高水稻生育前期土壤速效氮含量；NBPT與海帶多糖配合施用相比NBPT單獨(dú)施用，生育前期土壤銨態(tài)氮含量均有提高；相比DMPP單獨(dú)施用，黃土中海帶多糖的添加顯著提高了生育前期銨態(tài)氮含量，與黑土中結(jié)果相反。

圖2 水稻不同生育時(shí)期各處理土壤硝態(tài)氮含量

2.2 不同處理對(duì)土壤表觀硝化率的影響

由圖3可知，在黑土及黃土中，隨水稻生育期的進(jìn)行，土壤表觀硝化率呈先升高后降低，而后又升高的趨勢(shì)，與速效氮含量變化規(guī)律相一致。

黑土中，相比單獨(dú)添加尿素處理，海帶多糖的添加顯著提高水稻生育前期黑土表觀硝化速率(<0.05)，生育前期表觀硝化率達(dá)12.68%以上，是由于海帶多糖能夠提高土壤微生物活性導(dǎo)致，添加生化抑制劑處理表觀硝化率均低于單施尿素處理，表明生化抑制劑的添加均能在一定程度上抑制土壤硝化作用的進(jìn)行；相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加顯著降低水稻分蘗期表觀硝化率，二者配合能進(jìn)一步抑制土壤硝化作用的進(jìn)行；相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加提高了生育期內(nèi)土壤表觀硝化率，海帶多糖的添加降低了DMPP的硝化抑制效果，結(jié)合速效氮含量變化分析可知，海帶多糖的添加縮短了DMPP在土壤中的硝化抑制時(shí)間。

黃土中，相比單施尿素處理，海帶多糖及生化抑制劑的添加均顯著降低水稻生育前期表觀硝化率；相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加降低了生育期內(nèi)表觀硝化率；相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加降低生育前期表觀硝化率，提高了DMPP的硝化抑制效果。

結(jié)合黑土及黃土2種類型土壤表觀硝化率變化規(guī)律分析，黑土中海帶多糖的添加提高了生育前期水稻土壤表觀硝化率，與黃土中結(jié)果相反；2種土壤中NBPT與海帶多糖配合，相比NBPT單一施用均起到降低表觀硝化率的作用；相比DMPP單獨(dú)施用，黑土中海帶多糖的添加提高了土壤表觀硝化率，在黃土中土壤表觀硝化率有所降低，二者結(jié)果相反。

圖3 水稻不同生育時(shí)期各處理土壤表觀硝化率

2.3 不同處理對(duì)水稻分蘗期土壤硝化抑制率的影響

由圖4可知，水稻分蘗期黑土中DMPP處理土壤硝化抑制率最高，為9.69%，顯著高于其他處理(<0.05)。海帶多糖及NBPT的添加在黑土中未表現(xiàn)出硝化抑制效果，反而促進(jìn)了硝化作用的進(jìn)行；相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加顯著提高硝化抑制率，二者結(jié)合能有效抑制土壤硝化作用的進(jìn)行；相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加顯著降低黑土硝化抑制率，降低了DMPP的硝化抑制效果，與速效氮含量及表觀硝化率變化規(guī)律相一致。

黃土中，海帶多糖及生化抑制劑的添加在水稻分蘗期均表現(xiàn)出抑制土壤硝化作用的效果，DMPP處理硝化抑制率最高，為31.98%，顯著高于其他處理(<0.05)；相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加顯著提高硝化抑制率；相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加顯著降低黃土硝化抑制率，結(jié)合銨態(tài)氮含量分析，是由于黃土有著較高濃度的銨態(tài)氮，硝化作用底物濃度較高，硝化作用較強(qiáng)烈，相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加導(dǎo)致黃土硝化抑制率顯著降低。

結(jié)合2種類型土壤硝化抑制率變化規(guī)律分析，分蘗期海帶多糖的添加在2種土壤中對(duì)硝化作用的抑制表現(xiàn)出明顯差異；相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加均起到抑制土壤硝化作用的效果；相比DMPP單獨(dú)施用，2種土壤中海帶多糖的添加均降低了水稻生育前期土壤硝化抑制率，其中黑土中DMPP與海帶多糖配合不利于抑制水稻分蘗期土壤硝化作用的進(jìn)行，而黃土中則是由于硝化作用底物濃度較高而導(dǎo)致此現(xiàn)象。

注：圖柱上方不同大寫字母表示黑土上處理間差異顯著(P<0.05)；不同小寫字母表示黃土上處理間差異顯著(P<0.05)。

2.4 不同處理對(duì)水稻生物學(xué)指標(biāo)的影響

由表1可知，相比CK處理，氮肥的添加均提高了水稻分生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量及根生物量，除葉面積指數(shù)外其余指標(biāo)均顯著提高，表明氮肥的添加能有效促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)，起到顯著的增產(chǎn)效果(<0.05)。

黑土中，相比尿素單獨(dú)施用，海帶多糖的添加提高了水稻分蘗數(shù)、葉綠素SPAD值、葉面積指數(shù)、生物產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量及根生物量，分別提高16.88%，4.90%，7.64%，13.88%，42.18%，23.48%；相比生化抑制劑NBPT、DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加均提高了水稻分蘗數(shù)、株高、葉綠素SPAD值、葉面積指數(shù)及根生物量，表明在黑土中生化抑制劑與海帶多糖配合使用能起到促進(jìn)水稻生長(zhǎng)及根系發(fā)育的效果；相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加顯著降低了水稻生物產(chǎn)量及籽粒產(chǎn)量，分別降低6.87%及8.15%(<0.05)；相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加降低了水稻生物產(chǎn)量及籽粒產(chǎn)量，其中生物產(chǎn)量受到顯著影響。

黃土中，相比單獨(dú)施用尿素，添加海帶多糖的增效尿素處理水稻分蘗數(shù)、株高、葉綠素SPAD值、葉面積指數(shù)、生物產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量及根生物量均有所提高，分別提高7.41%，4.50%，78.91%，10.92%，1.21%，25.83%，6.63%；相比生化抑制劑單獨(dú)添加，海帶多糖的添加均提高了水稻分蘗數(shù)、株高、葉面積指數(shù)及根生物量，葉綠素SPAD值均有所降低；相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加降低了水稻生物產(chǎn)量及籽粒產(chǎn)量，其中籽粒產(chǎn)量受到顯著影響，結(jié)合NBPT+L處理根生物量分析，可能是海帶多糖的添加促進(jìn)了養(yǎng)分向水稻植株根系的轉(zhuǎn)運(yùn)，而造成籽粒產(chǎn)量的降低，進(jìn)而造成經(jīng)濟(jì)效益的下降；相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加提高了水稻生物產(chǎn)量及籽粒產(chǎn)量，分別提高0.63%，2.64%，與土壤速效氮含量及表觀硝化率變化規(guī)律相一致。

在黑土及黃土中，海帶多糖均起到促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量的作用；2種土壤中相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加均不利于水稻產(chǎn)量的提高；相比DMPP單獨(dú)施用，黑土中海帶多糖的添加降低了水稻產(chǎn)量，而在黃土中水稻產(chǎn)量有所提高，DMPP與海帶多糖配合施用在2種土壤中表現(xiàn)出相反的效果，與土壤銨態(tài)氮含量及表觀硝化率變化規(guī)律相一致。

表1 不同處理2種土壤水稻生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量及根生物量

2.5 不同處理對(duì)水稻吸氮量及氮肥利用效率的影響

由表2可知，相比尿素肥料單獨(dú)施用，添加海帶多糖及生化抑制劑處理水稻吸氮量及氮肥利用效率指標(biāo)均有所提高，二者添加能有效促進(jìn)水稻植株對(duì)養(yǎng)分的吸收，提高氮肥利用效率。

黑土中，相比生化抑制劑NBPT、DMPP單獨(dú)施用，除根系吸氮量外，與海帶多糖配合施用處理水稻植株吸氮量及氮肥利用效率指標(biāo)均有所降低，表明黑土中海帶多糖與生化抑制劑NBPT、DMPP配合不能得到良好效果。

黃土中，相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加提高了水稻植株總吸氮量，根系吸氮量及氮肥利用率，分別提高0.22%，11.10%，0.26%，籽粒吸氮量、氮肥偏生產(chǎn)力及農(nóng)學(xué)效率有所降低，分別降低1.44%，4.11%，4.93%，各指標(biāo)之間均無顯著差異(<0.05)；相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加提高了水稻植株總吸氮量、籽粒吸氮量、根系吸氮量、氮肥利用率、偏生產(chǎn)力及農(nóng)學(xué)效率，分別提高0.53%，3.59%，19.96%，0.60%，2.64%，3.10%。

黑土及黃土2種類型土壤中，海帶多糖的添加均有利于植株對(duì)氮素的吸收，提高氮肥利用效率；相比NBPT單獨(dú)施用，黑土中海帶多糖的添加降低了植株吸氮量，顯著降低氮肥利用效率，而黃土中海帶多糖的添加并未造成顯著差異；相比DMPP單獨(dú)施用，2種土壤中海帶多糖的添加表現(xiàn)出相反效果，黑土中DMPP與海帶多糖配合不利于植株對(duì)氮素養(yǎng)分的吸收及氮肥利用率的提高，而在黃土中結(jié)果相反。

表2 不同處理2種土壤水稻吸氮量及氮肥利用效率指標(biāo)

3 討 論

3.1 海帶多糖與生化抑制劑配合使用在不同土壤中對(duì)尿素肥料氮轉(zhuǎn)化的影響

已有研究表明，相比單施尿素，海帶多糖的添加均能提高生育前期土壤銨態(tài)氮含量，是由于海藻多糖降解后能生成部分海藻寡糖，含有羥基等帶負(fù)電荷官能團(tuán)，能夠與銨態(tài)氮發(fā)生絡(luò)合作用，抑制其進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，黃建林等研究發(fā)現(xiàn)，海藻提取物與尿素配合施用，二者能通過氫鍵的相互作用力形成α—螺旋或者高分子網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的載肥體系，使得尿素具備一定的緩釋性能，2方面共同作用下，海帶多糖的添加提高了銨態(tài)氮含量。在黑土和黃土中，海帶多糖單獨(dú)添加對(duì)土壤表觀硝化率及分蘗期硝化抑制率起到相反的效果，可能是相比黃土，黑土具有更高的土壤肥力及微生物活性，海帶多糖中的可溶性有機(jī)碳能進(jìn)一步促進(jìn)微生物的繁殖，提高微生物活性及豐度；另一方面，海帶多糖對(duì)植株根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用也會(huì)導(dǎo)致水稻根系分泌物的增多，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)繁殖，2方面共同作用導(dǎo)致土壤硝化作用加劇。而在微生物活性及豐度較低的黃土中，海帶多糖的添加在抑制土壤硝化作用方面起到的正效應(yīng)大于負(fù)效應(yīng)，因此，起到了一定的硝化抑制效果。

相比尿素單獨(dú)施用，黑土和黃土中，NBPT的添加均提高了水稻生育前期銨態(tài)氮含量，降低表觀硝化率，黑土中NBPT處理硝化抑制率為負(fù)值，遠(yuǎn)低于黃土土壤硝化抑制率，造成這種現(xiàn)象的原因可能是相比黑土，黃土具有較高的pH，土壤氨揮發(fā)損失強(qiáng)烈，而氨揮發(fā)損失又是稻田氮素流失的主要途徑，黃土中銨態(tài)氮損失較多，NBPT的添加顯現(xiàn)出更好的硝化抑制效果。DMPP的添加在2種土壤中均表現(xiàn)出較好的硝化抑制效果，相比黃土，黑土中DMPP單獨(dú)添加硝化抑制效果較差，是由于黑土中具有較高的有機(jī)質(zhì)含量，有機(jī)質(zhì)含量的提高會(huì)降低DMPP的抑制效果，導(dǎo)致DMPP在黑土中的硝化效果弱于在黃土的效果。

在黑土和黃土中，相比NBPT單獨(dú)施用，海帶多糖的添加均提高了水稻生育前期土壤銨態(tài)氮含量，降低了表觀硝化率，起到了較好的硝化抑制效果，表明二者在抑制土壤硝化作用方面具有協(xié)同效果，因此，二者配合施用能夠有效抑制土壤硝化作用的進(jìn)行；相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加在黑土和黃土中表現(xiàn)出相反效果。在黑土中，海帶多糖的添加降低了DMPP的硝化抑制效果，可能是海帶多糖的添加能有效改良土壤性狀，提高有機(jī)質(zhì)含量，同時(shí)，海藻提取物能與土壤中金屬離子結(jié)合生成高分子復(fù)合物，具有良好的吸水性及保水性，造成土壤含水量的提高，薛妍等研究表明，DMPP的硝化抑制效果與土壤有機(jī)質(zhì)含量及含水量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，黑土中海帶多糖與DMPP結(jié)合會(huì)降低其硝化抑制能力，而黃土自身有機(jī)質(zhì)含量較低，具有較弱的保水保肥性，水穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量較少，海帶多糖的添加對(duì)于土壤理化性質(zhì)提升有限，因此，在黃土中DMPP與海帶多糖配合施用起到的正效應(yīng)高于負(fù)效應(yīng)，導(dǎo)致在黑土和黃土中DMPP與海帶多糖配合施用呈現(xiàn)相反效果。

3.2 海帶多糖與生化抑制劑配合使用在不同土壤中對(duì)水稻生物學(xué)指標(biāo)及氮肥利用效率的影響

相比單獨(dú)施用尿素肥料，海帶多糖及生化抑制劑NBPT、DMPP的添加均促進(jìn)了水稻產(chǎn)量的形成，提高氮肥利用效率，與先前研究結(jié)果相一致。相比NBPT單獨(dú)施用，黑土和黃土中海帶多糖的添加均表現(xiàn)出增加水稻根系生物量等營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的效果，與已有研究結(jié)果相符，但水稻生殖生長(zhǎng)均有不同程度的降低，可能是海帶多糖的添加提高了土壤微生物活性，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)繁殖，而NBPT在土壤中降解較快，半衰期僅為6.5～7.6天，微生物代謝活動(dòng)的加快會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)NBPT的降解，因此，海帶多糖的添加縮短了NBPT作用時(shí)間，造成氮素?fù)p失量的增加，進(jìn)而降低產(chǎn)量。已有研究表明，相比NBPT單獨(dú)施用，黑土中海帶多糖的添加顯著降低了氮肥利用效率，但在黃土中并無顯著影響，可能黃土自身微生物活性低于黑土，NBPT的降解速率與土壤pH呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。導(dǎo)致在黃土中，海帶多糖與NBPT配合施用并未對(duì)氮肥利用效率產(chǎn)生顯著影響。黑土中，相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加促進(jìn)了水稻生長(zhǎng)及根系發(fā)育，然而產(chǎn)量、植株吸氮量及氮肥利用效率均有所降低，表明二者配合施用能促進(jìn)水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，結(jié)合尿素氮轉(zhuǎn)化規(guī)律分析，二者配合會(huì)造成氮素?fù)p失量的增加，海帶多糖添加后土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高也會(huì)造成DMPP有效作用時(shí)間縮短，造成水稻生殖生長(zhǎng)時(shí)期土壤養(yǎng)分供應(yīng)量下降，不利于產(chǎn)量的增加及氮肥利用效率的提高。黃土中，海帶多糖與DMPP配合對(duì)于抑制土壤硝化具有協(xié)同增效作用，由于黃土自身有機(jī)質(zhì)含量較低，保水性較差，海帶多糖添加后產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)低于正效應(yīng)，提高水稻產(chǎn)量及氮肥利用效率。本研究發(fā)現(xiàn)，相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加顯著降低了水稻葉片葉綠素SPAD值，是由于二者的配合降低了水稻生育期內(nèi)土壤硝態(tài)氮的含量，而硝態(tài)氮含量的高低是影響葉片葉綠素合成的重要因素，通過影響葉片結(jié)構(gòu)及葉綠素合成途徑關(guān)鍵酶基因表達(dá)量以維持葉綠素含量，因而，導(dǎo)致水稻葉片葉綠素的降低。

4 結(jié) 論

(1)相比單獨(dú)添加尿素，海帶多糖的單獨(dú)添加能在一定程度上抑制土壤硝化作用，有效促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，在黑土及黃土水稻種植中，生物產(chǎn)量分別提高13.88%，1.21%，籽粒產(chǎn)量分別提高42.18%，25.83%，植株吸氮量及氮肥利用效率也均有所提高。

(2)海帶多糖的添加在抑制土壤硝化作用方面與NBPT之間表現(xiàn)出了協(xié)同效果，但在黑土及黃土中，二者配合會(huì)導(dǎo)致水稻產(chǎn)量的降低，生物產(chǎn)量分別降低6.87%，1.30%，籽粒產(chǎn)量分別降低8.15%，4.11%，植株吸氮量及氮肥利用效率也均有所降低，在水稻生產(chǎn)實(shí)踐中不建議將二者配合施用。

(3)在黑土和黃土中，相比DMPP單獨(dú)施用，海帶多糖的添加對(duì)水稻的生長(zhǎng)均能起到良好的促進(jìn)作用，在2種土壤中對(duì)于尿素氮在土壤中的轉(zhuǎn)化、水稻產(chǎn)量的形成及氮肥利用效率的提高表現(xiàn)出了相反的效果，在黃土中，二者配合有利于水稻產(chǎn)量的增加及氮肥利用效率的提高，生物產(chǎn)量及籽粒產(chǎn)量分別提高0.63%，2.64%；在黑土中，二者配合會(huì)降低水稻產(chǎn)量及氮肥利用效率，生物產(chǎn)量及籽粒產(chǎn)量分別降低10.52%，1.50%，在水稻種植中，在黑土上不建議將海帶多糖與DMPP配合施用，在黃土上建議將二者與尿素結(jié)合制成新型高效穩(wěn)定性增效尿素肥料施用，能有效提高穩(wěn)定性尿素肥料性能，具有顯著增產(chǎn)效果。

(4)海帶多糖及其與生化抑制劑配合在黑土及黃土土壤上效果的差異性主要是由于2種土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)及微生物活性的不同導(dǎo)致的，因此，對(duì)于其他種類型土壤及作物類型，海帶多糖與生化抑制劑的配合效果仍需進(jìn)一步探究。