水肥一體化配合硝化/脲酶抑制劑實現油菜減氮增效研究

宋燕燕，趙秀娟，張淑香*，白中科，龍懷玉，岳繼生，趙來明

水肥一體化配合硝化/脲酶抑制劑實現油菜減氮增效研究

宋燕燕1,2，趙秀娟1，張淑香1*，白中科2,3，龍懷玉1，岳繼生4，趙來明4

（1 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081；2 中國地質大學土地科學技術學院，北京 100083；3 國土資源部土地整治重點實驗室，北京 100035；4 新疆慧爾農業集團股份有限公司，新疆昌吉 831100）

【目的】研究水肥一體化方式下減氮施肥并添加硝化和脲酶抑制劑對油菜生長及土壤硝態氮和銨態氮含量的影響，旨在篩選出配合硝化/脲酶抑制劑施用的最適減氮量，為減少氮素損失、提高蔬菜生產中氮素利用率和降低蔬菜硝酸鹽含量提供理論依據。 【方法】采用盆栽試驗，利用負壓灌溉水肥一體化系統 [(–5 ± 1) kPa]，設不施氮肥 (T1)、尿素 150 kg/hm2(T2)、尿素 150 kg/hm2+ 10%DCD (雙氰胺) + 1%HQ (氫醌)(T3)、尿素 127.5 kg/hm2+ 10%DCD + 1%HQ (T4)、尿素 105 kg/hm2+ 10%DCD + 1%HQ (T5) 共 5 個處理。監測了油菜生長期間供水量、土壤含水量、油菜生長指標及土壤硝態氮與銨態氮含量的變化，分析調查了收獲后油菜的產量、品質指標和養分含量。 【結果】在油菜生長期間，負壓灌溉各處理的總出水量非常接近 (12174～13869 mL)。當施肥量相同時，與不添加抑制劑處理 (T2) 相比，施用硝化和脲酶抑制劑 (T3) 能夠有效抑制土壤中銨態氮向硝態氮的轉化，提高葉長、葉寬和葉綠素含量，顯著提高油菜產量 25.2%，提高氮肥利用率 85.2%，硝酸鹽含量顯著降低 51.9%。與不添加抑制劑處理 (T2) 相比，減氮 15%～30% 同時添加硝化和脲酶抑制劑對油菜產量、品質、養分吸收也均有不同程度的促進效果，并能夠抑制硝化作用，減少土壤中硝態氮累積，減氮 30% 并添加硝化和脲酶抑制劑的處理 (T5) 能將油菜產量提高 15.9%，氮、磷、鉀含量分別提高 8.4%、21.5% 和 27.8%，氮肥利用率提高 1.26 倍，油菜體內硝酸鹽含量降低 66.6%。 【結論】適當減氮并添加硝化和脲酶抑制劑對油菜產量和養分吸收均有明顯的促進效果，而且能減少油菜硝酸鹽含量和土壤中硝態氮累積。在本試驗負壓水肥一體化條件下，減氮 30% 并添加硝化和脲酶抑制劑，即尿素 105 kg/hm2+ 10%DCD + 1%HQ 不僅效果最佳，還降低了因氮肥投入高而造成硝酸鹽累積的風險。

硝化抑制劑；脲酶抑制劑；負壓灌溉；產量；氮肥利用率；硝酸鹽

蔬菜是人們生活中必不可少的食品，但是葉菜類蔬菜很容易富集硝酸鹽[1]。當前的蔬菜生產施肥量大，氨揮發和氮氧化物損失比例較大，加之頻繁的灌水，不僅導致氮素以硝酸鹽淋溶損失，造成地下水污染等環境問題，而且使得氮肥利用率降低，同時也會造成蔬菜對硝酸鹽的過量吸收，進而對人體健康造成危害[2–3]。應用硝化抑制劑和脲酶抑制劑來協調土壤中氮素轉化過程是提高氮素利用率和減少蔬菜中硝酸鹽富集的一種有效途徑[4–6]。目前對硝化抑制劑雙氰胺 (DCD) 和脲酶抑制劑氫醌 (HQ) 組合的研究較多，國內外研究結果表明，兩者同時施用，可以在減緩尿素水解的同時，保證 NH4+-N 在土壤中存留較長時間，增加土壤氮素肥力和作物對氮素的吸收，并減少 NO3–-N 累積，可以在一定程度上降低作物體內的硝酸鹽含量[6–10]。負壓灌溉技術是一種新型的節水灌溉技術，與水溶肥配合使用可以實現持續供水供肥，能有效地節水節肥，并且使植物生長在一個穩定、適宜的水肥環境中[11–12]。當前國內外對于硝化和脲酶抑制劑施用效果的研究多集中于以固體肥形式直接施入田間或盆栽土壤中，以及進行室內培養試驗[13–17]，肥料接觸面較小，肥效相對較差；少數研究將抑制劑以隨水灌溉方式進行追肥[18]；但目前在水肥一體化方式下對硝化和脲酶抑制劑施用效果的研究鮮見報道。本研究將負壓灌溉水肥一體化方式與硝化和脲酶抑制劑結合起來，通過盆栽試驗方法，研究負壓灌溉下減施氮肥并添加硝化和脲酶抑制劑對油菜產量、品質、養分吸收及土壤硝態氮和銨態氮含量的影響，進而篩選出配合硝化/脲酶抑制劑施用的最適施氮量，為減少氮素損失、提高蔬菜生產中氮肥利用率和降低蔬菜硝酸鹽含量提供理論依據，也為硝化/脲酶抑制劑與負壓灌溉水肥一體化系統的合理應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗裝置

采用負壓灌溉水肥一體化裝置進行供水供肥[19](圖 1)。裝置包括負壓發生器、灌水器、儲水器和輸水管四部分。

圖1 負壓灌溉裝置示意圖Fig. 1 Schematic description of the negative pressure irrigation device

負壓發生器利用電磁閥和數顯開關來控制壓力。數顯開關用來設置和顯示負壓值。當土水勢小于負壓發生器設定的壓強時，灌水器中的水在土壤吸力作用下流入土壤，輸水管內形成負壓，儲水器中的水被壓入水管，補充流入土壤的水分，保證水在整個系統能不間斷地運行。吸水后系統壓強小于負壓發生器設定的負壓值時，負壓發生器上的電磁限壓閥打開進氣，直到系統壓強達到設定的負壓值時，電磁限壓閥關閉，停止進氣，使負壓發生器維持恒壓，從而保證灌水器的恒壓供水。灌水器采用陶土頭，是一種新型高分子陶瓷滲水材料，長 25 cm，外徑 1.8 cm，具有透水不透氣的性能，固定在盆的中部。儲水器由供肥桶和供水桶組成，內徑 19 cm，中間由三通連接，開關控制；供肥時開供肥開關，供水時開供水開關，負壓值在換水換肥中不受到影響，保證了在生長過程中負壓值的穩定。各部分裝置通過內徑 12 mm 的輸水管連接牢固，使得整個系統處于嚴格密封狀態。

1.2 試驗材料

試驗于 2015 年 8 月至 9 月在中國農業科學院網室內 (E116.3°，N39.9°) 進行。試驗采用油菜品種‘華綠 4 號’作為供試作物。供試土壤為褐土，質地為粘土，取自山東省諸城市賈悅鎮，取土深度為0—20 cm。土壤有機質含量 7.44 g/kg、全氮含量0.53 g/kg、有效磷含量 16.67 mg/kg、速效鉀含量93.00 mg/kg、pH 6.52，土壤經風干挑選出雜物過2 mm 篩。盆栽試驗所用塑料盆長 41.5 cm、寬 26 cm、高 26 cm，每盆裝土 28 kg。試驗所用肥料為尿素 (N 46.2%)，磷酸二氫鉀 (P2O552%、K2O 34%)，硫酸鉀 (K2O 50%)。硝化抑制劑采用雙氰胺 (DCD)，施用量為氮肥用量的 10%；脲酶抑制劑采用氫醌(HQ)，施用量為氮肥用量的 1%。

1.3 試驗設計

試驗以盆栽連接負壓灌溉水肥一體化裝置進行，根據不同負壓下土柱試驗所測定的土壤含水量結果，設定負壓值為 (–5 ± 1) kPa。油菜于 2015 年 8月 10 日播種，8 月 20 日移栽，每盆定苗 8 株，9 月28 日收獲，生長期共 49 天。試驗期間其他管理栽培措施按照常規方法進行。

試驗設置 5 個處理，所有處理均采用負壓灌溉方式供水供肥，其中 T1 為無氮對照，T2 為常規施氮量配比，T3 為常規施氮量添加硝化和脲酶抑制劑，T4、T5 分別減氮 15%、30% 并添加硝化和脲酶抑制劑，所有處理磷、鉀肥用量相同，具體肥料配方詳見表 1。每個處理重復 3 次，隨機區組排列。施肥量按照每公頃耕層土重 2250 噸來折算出每公斤土施肥量。所有處理在肥料中加入油菜生長所需的微量元素，其中，由于油菜需硼量高，硼營養狀況會對油菜營養生長、生殖生長和品質產生顯著影響，因此在阿農微量元素營養液配方的基礎上增加硼的用量 (15 kg/hm2)，每盆微量元素用量為硼酸 1200.08 mg、四水氯化鎂 50.68 mg、七水硫酸鋅 6.16 mg、五水硫酸銅 2.24 mg、四水錳酸 2.52 mg。根據氮磷鉀肥料的施用量，配制濃度為 0.15% 的水溶性肥料，并用 0.5 mol/L 稀鹽酸將其 pH 調至 5.8 ± 0.1。水溶性肥料分三次施入，自 8 月 28 日開始施肥，每 10天施一次，三次施肥比例分別為 30%、40%、30%。

表1 不同處理養分量、折合肥料施用量Table1 Nutrient and equal fertilization amounts in the treatments

1.4 測定項目與方法

土壤基本理化性質：有機質采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化—容量法測定，全氮采用半微量開氏法測定，有效磷采用鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用乙酸銨提取法測定，pH 采用電位法 (土水比為 1∶2.5)測定。

供水量：從儲水器水位管上讀出水位差，根據儲水器內徑計算供水量。

土壤水分含量：每 7 天取一次土，用烘干法測定土壤水分含量。

油菜鮮重、干重：收獲時將地上部和地下部分開，測定每盆油菜產量 (鮮重)，并取一部分地上部鮮樣測定品質指標，剩余部分沖洗并稱重后 105℃殺青30 min，60℃ 烘干至恒重，稱重并根據植株含水量折算出地上部總干重。

油菜生長發育指標：自施肥 10 天后，每隔 10天測定一次，株高用直尺測量植株從露出土壤根部至頂端的距離；葉長用直尺測量植株頂部倒數第 3片展開葉葉尖至葉基的距離；葉寬用直尺測量倒數第 3 片葉最寬部分距離；葉綠素用 SPAD-502 葉綠素儀測量倒數第三片葉。

油菜品質指標：取新鮮的油菜地上部樣品，采用 2% 草酸溶液將油菜樣品研碎，定容并過濾，以2,6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素 C 含量；將油菜樣品剪碎，于沸水浴中提取 30 min 并提取 2 次，采用蒽酮比色法在 630 nm 波長下測定可溶性糖含量；將油菜樣品剪碎并用沸水浴提取 30 min，采用水楊酸比色法在 410 nm 波長下測定硝酸鹽含量[20]。

油菜養分含量：將烘干的油菜地上部植株樣品磨碎并過 0.25 mm 篩，經濃 H2SO4–H2O2高溫硝化后，以半微量開氏定氮法測定全氮含量，以鉬銻抗比色法在 700 nm 波長下測定全磷含量，以火焰光度計法測定全鉀含量[21]。

土壤銨態氮和硝態氮含量：在盆栽內距陶土頭約 5 cm 的位置分 3 鉆取土并混合，用 2 mol/L KCl溶液浸提，利用瑞士 FOSS 公司制造的 FIAstar 5000連續流動注射分析儀測定。

1.5 數據處理與分析

氮肥利用率 = (施氮區地上部吸氮量 – 不施氮區地上部吸氮量)/施氮量 × 100%[22]。

試驗數據采用 Microsoft Excel 2003 軟件進行數據統計和作圖；采用 SAS 9.0 軟件進行單因素方差分析，顯著性水平設定為 α = 0.05。

2 結果與分析

2.1 不同處理水肥供應特征和土壤含水量變化

在負壓值為 –5 kPa 條件下，各處理的總出水量在 12174～13869 mL 范圍內，處理間無顯著差異(圖 2)。其中，所有處理均在移栽后 1～8 天出水量較少；移栽后第 9～18 天，即開始施肥后，油菜生長速度開始增快，與移栽后第一周相比，各處理出水量均明顯增加；到移栽后 19～28 天時，各處理出水量均有所減少；移栽后 29～38 天時，各處理出水量達到最大。

圖2 不同處理出水量Fig. 2 Water yield amounts of different treatments[注（Note）：柱上不同字母表示處理間差異達 5% 顯著水平Different letters above the bars mean significant among the treatments at the 5% level.]

在油菜生長期間，土壤含水量的變化趨勢與出水量變化趨勢大體一致，所有處理均在移栽后第 8天，即開始施肥時，土壤含水量達到峰值，之后整體呈逐漸降低趨勢，到第 36 天時，土壤含水量比之前有所升高。且不同處理間的含水量差異不大，在整個生長期間，含水量變化幅度均較小，變化范圍為 9.8%～12.6% (圖 3)。這個結果也排除了水分對試驗結果造成差異的可能，為下文提供了依據。

圖3 不同處理土壤含水量變化Fig. 3 Soil moisture content of different treatments

2.2 硝化和脲酶抑制劑對油菜產量的影響

在磷、鉀量一致時，所有添加硝化和脲酶抑制劑處理的油菜產量均顯著高于不施抑制劑的常規處理 T2 (圖 4)。在施肥量相同時，添加硝化和脲酶抑制劑處理 T3 比 T2 油菜產量提高 25.2%，T4 和 T5的油菜產量分別比 T2 提高了 11.1% 和 15.9% (P < 0.05)。

2.3 硝化/脲酶抑制劑對油菜生長指標的影響

所有處理油菜的株高、葉長、葉寬均在移栽后28～38 天之間增加幅度較大，即第三次施肥后，但葉綠素含量則是在 18～28 天之間快速增加 (圖 5)。在磷鉀量一致的條件下，無氮處理 T1 油菜的各項指標均明顯低于施氮處理。3 個添加硝化和脲酶抑制劑處理 (T3、T4、T5) 的油菜株高、葉長、葉寬等生長指標均高于不施抑制劑處理 T2，但差異未達到 5%顯著水平 (圖 5)。葉綠素含量的變化趨勢是隨著施氮量的增加而增加，其中減氮并添加抑制劑處理 T4、T5 的油菜葉綠素含量均低于不施抑制劑處理 T2；與不施抑制劑處理 T2 相比，添加抑制劑處理 T3 可以將油菜葉綠素含量提高 1.8%。

圖4 不同處理的油菜產量Fig. 4 Yields of rape under different treatments[注（Note）：柱上不同字母表示處理間差異達 5% 顯著水平Different letters above the bars mean significant among the treatments at the 5% level.]

圖5 不同處理油菜植株的生長指標Fig. 5 Growth indices of rape plants under different treatments

2.4 硝化/脲酶抑制劑對油菜品質指標的影響

所有處理油菜的硝酸鹽含量均未超過國家農產品安全質量無公害蔬菜安全要求 (葉菜類蔬菜硝酸鹽≤ 3000 mg/kg)[23]，其中常規處理 T2 的硝酸鹽含量高于葉菜類蔬菜允許生食的硝酸鹽安全殘留量標準(432 mg/kg)。與不施抑制劑的常規處理 T2 相比，3個添加硝化和脲酶抑制劑的處理均能提高油菜維生素 C 含量，并顯著降低油菜的硝酸鹽含量，差異達5% 顯著水平。處理 T3、T4、T5 的維生素 C 含量分別比 T2 提高了 15.6%、22.1%、40.1%，硝酸鹽含量分別降低了 51.9%、40.5%、66.6%，均達到葉菜類蔬菜允許生食的標準 (432 mg/kg)。在這 3 個處理中，減氮 30% 并添加抑制劑的處理 T5 油菜的維生素 C 含量和可溶性糖含量最高，硝酸鹽含量最低，品質最好 (表 2)。

2.5 負壓灌溉下硝化/脲酶抑制劑對油菜養分吸收的影響

與無氮處理 T1 相比，施氮處理 T2 顯著提高了油菜植株內的氮素含量，但對全磷和全鉀含量無顯著影響。與不施抑制劑的常規處理 T2 相比，所有添加硝化和脲酶抑制劑的處理氮、磷、鉀含量均有提高 (表 3)。其中減氮 30% 并添加抑制劑處理 T5 的氮、磷、鉀含量均顯著高于處理 T2，分別提高了8.4%、21.5% 和 27.8%；減氮 15% 并添加抑制劑處理 T4 的氮、磷、鉀含量也分別比 T2 提高了 0.2%、27.1%、20.7%。另外，T2 和 T3 所施氮、磷、鉀量相同，但添加抑制劑處理 T3 顯著提高了油菜的全氮含量，全磷和全鉀含量也有所提高。

由于濁音的激勵信號具有準周期特征,能良好體現不同麥克風信號間的相關性,因此本文設計中僅選取語音信號的濁音段進行時延估計。利用濁音信號LPC預測增益明顯高于清音信號的特點,本文選擇用預測增益進行語音信號濁清音的簡單判別。

2.6 硝化/脲酶抑制劑對油菜氮肥利用率的影響

不同處理油菜的氮肥利用率在 30.7%～69.2% 范圍內。與不施抑制劑的常規處理 T2 相比，所有添加硝化和脲酶抑制劑的處理均顯著提高了油菜的氮肥利用率 (圖 6)。其中當氮、磷、鉀施用量相同時，添加硝化和脲酶抑制劑 (T3) 可將油菜的氮肥利用率在T2 基礎上提高 85.2%；減氮 15% 并添加硝化和脲酶抑制劑處理 (T4) 可將氮肥利用率提高 41.9%；在減氮 30% 并添加硝化和脲酶抑制劑 (T5) 時，氮肥利用率達到最高，比 T2 提高了 1.26 倍 (圖 6)。

表2 不同處理油菜的品質指標Table2 Quality indices of rape under different treatments

表3 不同處理油菜植株全氮、全磷、全鉀含量 (%)Table3 Total N, P and K contents of rape plants under different treatments

圖6 不同氮肥用量配合硝化/脲酶抑制劑處理油菜氮肥利用率Fig. 6 Nitrogen use efficiency of rape under different nitrogen treatments[注（Note）：柱上不同字母表示處理間差異達 5% 顯著水平Different letters above the bars mean significant among the treatments at the 5% level.]

2.7 硝化/脲酶抑制劑對土壤硝態氮和銨態氮含量的影響

在油菜生長過程中，常規處理 (T2) 的土壤硝態氮含量始終處于最高水平，而所有添加抑制劑處理土壤硝態氮含量均明顯低于常規處理 (圖 7)。其中在施肥開始后的第 8 天時，各添加抑制劑處理 T3、T4、T5 土壤中硝態氮含量分別比 T2 降低了 67.7%、11.4%、29.5%，其中 T3、T5 與 T2 差異達到 5% 顯著水平。在油菜收獲時，各添加抑制劑處理 T3、T4、T5 土壤中硝態氮含量分別比 T2 降低了 42.2%、43.0%、10.0%，其中 T3、T4 與 T2 差異達到 5% 顯著水平。

與硝態氮含量的變化情況相反，除無氮對照 T1之外，常規施氮處理 T2 的土壤銨態氮含量在油菜生長過程中始終處于最低水平，而所有添加抑制劑處理的土壤 NH4+-N 含量均比 T2 明顯提高 (圖 7)。其中，在施肥開始后的第 8 天時，常規施氮處理 T2 的銨態氮含量急劇下降，而各添加抑制劑處理 T3、T4、T5 土壤銨態氮含量分別比 T2 提高了 99.1%、138.6%、95.8% (P < 0.05)。在油菜收獲時，各添加抑制劑處理 T3、T4、T5 土壤中銨態氮含量分別比T2 (1∶0.5∶1) 提高了 13.9%、13.1%、40.1%。

3 討論

有研究表明，在溫度濕度一定的室內土柱模擬條件下，負壓灌溉的入滲量隨著時間的推移有逐漸減小的趨勢[12]。根據油菜盆栽試驗的出水量和油菜生長指標結果，在油菜生長速度較快的時期，各處理出水量相應較大；當油菜生長速度相對減緩時，出水量有所減少，這表明負壓灌溉水肥一體化能夠一定程度上實現水分與養分的同步供應主要由作物的生長速度控制。負壓灌溉水肥一體化供肥方式是利用土壤基質勢自動從供肥桶中吸收水分和養分的，在同一負壓值下 (–5 kPa)，各處理出水量和土壤含水量無顯著差異，表明負壓灌溉水肥一體化系統是較為穩定的，在同一負壓值下可以保證穩定的水肥供應，使油菜生長在一個相對穩定的含水量環境中，且本次試驗中每 10 天供一次水溶肥，每次供肥持續5～7 天，在油菜生長過程中供肥較為均勻，有利于油菜生長。

在目前的研究中，硝化和脲酶抑制劑施用提高作物產量的效果有所爭議。Pasda 等進行的百余個田間試驗結果表明，硝化抑制劑 DMPP 可顯著提高糧食作物 (小麥、玉米、水稻等)、經濟作物 (馬鈴薯、甜菜等)、蔬菜 (萵苣、花椰菜、芹菜) 等多種作物的產量[24]；但也有研究表明，施用 DCD 后，小麥產量降低了 9%，牧草的產量變化不大[25]。這可能與氮肥施用量、土壤類型、質地、肥力和作物類型等因素有很大關系。在本試驗條件下，添加硝化和脲酶抑制劑可以將油菜產量提高 11.1%～25.2%，說明本試驗的施肥量較為合適，且由于硝化抑制劑 DCD 的存在，抑制了亞硝化細菌的活性，從而延緩了尿素水解后 NH4+-N 向 NO3–-N 的轉化，提高了土壤中銨態氮含量，加之脲酶抑制劑 HQ 抑制了尿素水解速度，減少了 NH4+的揮發，延長了尿素肥效，使在油菜生長后期養分最大吸收期仍然有充足的肥力供油菜植株生長；另一方面，由于銨態氮供應量高，油菜植株吸收銨態氮較多，相對吸收硝態氮來說消耗的能量較少，特別是銨態氮能直接用于蛋白質代謝，有利于促進油菜植株生長[26]。

圖7 不同處理土壤硝態氮和銨態氮含量的動態變化Fig. 7 Dynamic change of soil nitrate nitrogen and ammonium nitrogen contents under different treatments

硝化和脲酶抑制劑施用可以將油菜硝酸鹽含量降低 40.5%～66.6%，同時提高油菜植株體內全氮含量和提高氮肥利用率。這可能是由于尿素水解以后，氮素以 NH4+-N 形態在土壤中以較高濃度存在較長時間，使油菜對氮肥的利用效率提高，因此油菜吸收 NH4

+-N 的比例高于對照處理，而常規施肥處理則吸收更多的 NO3–-N[24]。NH4

+-N 被植物吸收后會立即參與有機氮合成，而且油菜植株吸收的少量硝態氮能夠在體內不斷地同化，不致使硝態氮產生過量累積，從而使植株體內硝態氮含量降低，全氮含量上升[26-27]。硝化和脲酶抑制劑的添加也會影響蔬菜的維生素 C 和可溶性糖含量等營養品質。許超等研究表明 ASN 和 DMPP 配合施用可使小白菜維生素 C 含量比常規尿素處理提高 3.6%，可溶性糖含量提高 12.5%[26]。Pasda 等的田間試驗表明，硝化抑制劑 DMPP 可使甜菜、馬鈴薯等淀粉含量提高，但卻降低了冬小麥籽粒的粗蛋白含量[24]。在本試驗中，3 個添加硝化和脲酶抑制劑的處理能將油菜維生素 C 含量提高 15.6%～40.1%，但可溶性糖含量與 T2 相比有所降低。

本試驗結果表明，添加硝化和脲酶抑制劑可以促進油菜對磷素的吸收，與前人的結果相似[29]。這是由于硝化抑制劑能夠使土壤中保持較多的 NH4+，被作物吸收時會伴隨著大量的 H+釋放，導致作物根際周圍變酸[30]，酸性環境能改善土壤中磷素的有效性，使土壤磷素活化，促進作物對磷素的吸收[31]。另外，由于 NH4

+(0.286 nm) 和 K+(0.266 nm) 半徑基本相等，兩者之間存在拮抗作用[32]，在 NH4+被作物吸收時導致的酸性環境下，加大了土壤 K+的淋失風險，不利于作物對 K+的吸收。但在本試驗中，添加硝化和脲酶抑制劑能夠不同程度地提高油菜全鉀含量，具體原因仍需進一步研究與論證。

4 結論

在本試驗負壓灌溉條件下，當氮磷鉀施用量相同時，與不施抑制劑處理相比，添加硝化和脲酶抑制劑能夠有效抑制土壤中銨態氮向硝態氮的轉化，提高油菜葉長、葉寬和葉綠素含量等生長指標，油菜產量顯著提高 25.2%，并明顯促進油菜植株對養分的吸收，氮肥利用率顯著提高 85.2%，硝酸鹽含量顯著降低 51.9%。適當減氮并添加硝化和脲酶抑制劑對油菜產量和養分吸收也均有明顯的促進效果，并且減少油菜硝酸鹽含量和土壤中硝態氮累積。綜合油菜產量、氮肥利用率和品質分析，在負壓水肥一體化條件下，減氮 30% 并添加 10%DCD 和 1%HQ 不僅產量效果最佳，也提高了氮肥的利用率。

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Reducing nitrogen input and improving yield and quality of rape through combination of fertigation and nitrification/urease inhibitor addition

SONG Yan-yan1,2, ZHAO Xiu-juan1, ZHANG Shu-xiang1*, BAI Zhong-ke2,3, LONG Huai-yu1, YUE Ji-sheng4, ZHAO Lai-ming4
( 1 Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2 School of Land Science Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 3 Key Lab of Land Consolidation, Ministry of Land and Resources, Beijing 100035, China; 4 Xinjiang Huier Agriculture Group Co., Ltd., Changji 831100, China )

【Objectives】The paper was aimed at the selection of the optimum reduction of nitrogen with nitrification and urease inhibitors application, to provide theoretical basis for reducing nitrogen losses, improving nitrogen use efficiencies and reducing nitrate contents in vegetables with fertigation management. 【Methods】A pot experiment was carried out using negative pressure irrigation [(–5 ± 1) kPa] method. Five treatments were set up as: no N(T1), urea 150 kg/hm2(T2), urea 150 kg/hm2+ 10%DCD (dicyandiamide) + 1%HQ (hydroquinone) (T3), urea 127.5 kg/hm2+ 10%DCD + 1%HQ (T4), and urea 105 kg/hm2+ 10%DCD + 1%HQ(T5). Water supply amounts, soil moisture contents, rape growth indicators, soil nitrate nitrogen and ammonium nitrogen contents during the period of rape growth were analyzed, and the yield, quality, nutrient content of rape after the harvest were determined. The optimum formula was acquired through comprehensive analysis.【Results】During the rape growth, the total water yield amounts were very close among the treatments (12174–13869 mL). In the condition of the same fertilizing amount, compared with the no inhibitor added treatment (T2), T3 could effectively inhibit the conversion of ammonium nitrogen to nitrate nitrogen in the soil, increase the leaf length, leaf width and chlorophyll contents, promote rape plants to absorb nutrients, significantly increase the rape yield by 25.2% and nitrogen use efficiency significantly by 85.2%, and at the same time significantly reduce the nitrate content by 51.9%. Compared with the no inhibitor added treatment (T2), decreasing 15%–30% of nitrogen input rate and adding nitrification and urease inhibitors also had similar effect on rape yield, quality and nutrient absorption, and could restrain the nitrofication process and reduce nitrate accumulation in the soil. Among them, the treatment T5 improved rape yield by 15.9%, increased total N, P and Kcontents by 8.4%, 21.5% and 27.8%, which led to 1.26 times of increase in the nitrogen use efficiency, and 66.6% of reduce in the nitrate content in rape. 【Conclusions】Under the condition of negative pressure irrigation, moderate reduction of nitrogen with addition of nitrification and urease inhibitors have obvious promoting effect on yield and nitrogen use efficiency of rape, and reducing effect on the nitrate content of rape and soil nitrate accumulation. Under the experimental condition, urea 105 kg/hm2+ 10%DCD + 1%HQ, reducing 30% of nitrogen with addition of 10%DCD and 1%HQ shows the best effect, reducing the risks of nitrate accumulation caused by high nitrogen input at the same time.

nitrification inhibitor; urease inhibitor; negative pressure irrigation; yield; nitrogen use efficiency; nitrate

2016–04–20 接受日期：2016–10–13

國家高技術研究發展計劃（863 計劃）（2013AA102901）；國家公益性行業（農業）科研專項（201503120）資助。

宋燕燕（1992—），女，山西晉城人，碩士研究生，主要從事土壤學方面的研究。E-mail：songyy109@163.com

* 通信作者 E-mail：zhangshuxiang@caas.cn