硝化抑製劑
抑制銨態氮轉化為硝態氮的化學物質
硝化抑製劑,是指—類能夠抑制銨態氮徠轉化為硝態氮(NCT)的生物轉化過程的化學物質。硝化抑製劑通過減少硝態氮在土壤中的生成和累積,從而減少氮肥以硝態氮形式的損失及對生態環境的影響。部分研究結果表明,硝化抑製劑雖有利於減少氮素淋溶損失和溫室氣體(氮氧化物)的排放,一定條件下對提高肥效有積極作用。但因硝化抑製劑在工藝、成本和自身對環境的影響等因素而未能廣泛應用。有必要尋找一些抑制硝化效果好而又不污染環境的硝化抑製劑。
它們能夠選擇性地抑制土壤中硝化細菌的活動,從而阻緩土壤中銨態氮轉化為硝態氮的反應速度。銨態氮可被土壤膠體吸著而不易流失,但是在土壤透氣條件下,銨態氮在微生物作用下可轉化為硝態氮,該過程稱硝化。反應的速度取決於土壤濕度和溫度。低於10°C時,硝化反應速度很慢;20°C以上時,反應速度很快。除水稻等某些作物在灌水條件下能夠直接吸收銨態氮外,多數作物吸收硝態氮。但硝態氮在土壤中容易流失,合理使用硝化抑製劑以控制硝化反應速度,能夠減少氮素的損失,提高氮肥的利用率。通常硝化抑製劑要與氮肥混勻后再施用。
硝化抑製劑除有減少氮肥損失、提高氮肥利用率而增加產量的作用外,還可降低農作物中亞硝酸鹽含量,提高農作物品質,減少施肥量過高時對土壤、地下水和環境的污染。
但在某些情況下,硝化抑製劑對作物的增產效果不夠穩定。
硝化抑製劑目前主流工業化的主要有三種:CP、DCD、DMPP。一、2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(又稱氮吡啶),代號為(CP),美國陶氏公司產品為:伴能,常州潤豐化工商標:伴隆;二、雙氰胺(代號:DCD);三、3,4-二甲基吡唑磷酸鹽(代號:DMPP),德國巴斯夫公司生產。除此三種主流硝化硝化抑製劑外還有脒基硫脲(ASU)、2-甲基-4,6-雙(三氯甲苯)均三嗪(MDCT)、2-磺胺噻唑(ST)等。
例:硝化抑製劑
含量 %≥ 99.5
水分徠 %≤ 0.30
灰分 %≤ 0.05
熔點°C 209-212
含鈣量 (ppm)≤ 350
性狀 白色晶體,相對密度1.40,熔點202-212°C,溶於水和乙醇,微溶於乙醚和苯。乾燥時性能穩定,不可燃。
用途 添加到化肥中作為硝化抑製劑使用。
常用的硝化抑製劑有:
①商品名為N-Serve,N-Ctrl的硝化抑製劑,是2-氯-6-(三氯甲基)吡啶,施入土壤的最低濃度為0.5~10ppm時,有效時間為6周;
②疊氮化鉀(含2%~6%的硝酸鉀)可溶於無水氨中施用;
③日本商品名為AM的硝化抑製劑是2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶。在日本,施用複合肥料時,還使用其他一些硝化抑製劑,如磺胺噻唑、雙氰胺、硫脲-N-2,5-二氯苯丁二醯胺、4-氨基-1,2,3-三唑鹽酸鹽、脒基硫脲等。
為更好地解決氮肥利用率低、肥效期短的問題,對目前國內外應用的幾種硝化抑製劑的農業效應進行了深入的研究工作,並期望篩選出一組適合在東北氣候、土壤條件下提高氮肥肥效、提高作物產量、省工節肥和減少NO_3~-淋溶污染等的硝化抑製劑。本實驗採用網室培養、盆栽試驗和田間小區試驗相結合的方法,研究了ATC、Dwell、MPC和DCD的不同用量的單因子作用以及組合的協同作用,對土壤尿素氮轉化中的硝化程度的抑制效果及對北方的主作物玉米、水稻的產量和其它主要經濟性狀的影響。
1、ATC的網室培養試驗表明:ATC濃度占純氮量0.1%時就表現出一定的硝化抑制作用,用量為占純氮量0.1—1.0%的ATC足以抑制硝化5—7周,不同水平處理之間差異顯著。一定濃度的ATC如處理4(占純氮量的0.4%)的抑制效果是相對較好的,應用處理4第11天、第21天、第36天、第52天可分別降低硝化率為53.87%、3.68%、0.87%、5.25%。與空白相比,施ATC到52天(約7周)可以降低硝化率達7-25%;與DCD相比,硝化率降幅為5.6-19.3%。
2、ATC的田間試驗表明:施用ATC能夠不同程度地增加玉米百粒重和水稻千粒重。施用ATC對玉米和水稻都有顯著的增產效果。在施氮量為133.2kgN/hm~2下,施用占純氮量0.2—0.6%的ATC,玉米增產範圍為128.25—1169.1kg/hm~2,增產幅度為1.40—12.72%;玉米每畝增純收入5.94—91.37元,其中ATC占純氮量的0.2%的純收入最高。在施氮量為150kgN/hm~2下,施用占純氮量0.3—0.9%的ATC,水稻的增產範圍為32.1—553.2 kg/hm~2,增產幅度為0.83—14.3%,水稻每畝增純收入-7.59—51.72元,其中ATC占純氮量的0.3%的處理純收入最高。在本實驗條件下,ATC的使用比市售的氮肥增效劑(增銨一號)的經濟效益要高。施用占純氮量0.2—0.6%的ATC提高玉米的氮肥利用率達2.79-9.12%,其中ATC,(占純氮量的0.2%)最高,達9.12%。通過綜合ATC的培養試驗和田間試驗的結果分析,可確認ATC是作為硝化抑製劑的理想材料,ATC較適用量為占純氮量的0.2—0.4%。華南熱帶農業大學碩士學位論文 .
3、通過試劑MPC、Dwell對硝化抑制作用的培養試驗反應出:MPC、Dwell兩種 試劑都具有硝化抑制作用,都能抑制或延緩、H,‘一N向N以一\的轉化,使土壤中 保持較高濃度的\11、一N和較低的硝態氮,且各處理之間差異達極顯著或顯著。 Dwe們隨濃度的增加土壤中NH!‘一、的累積總量也增加;與DCD相比,Dwell處理 土壤中X讓一、的累積總量降低量達1.86一52.6%。MPC隨濃度的增加土壤中 川一\的累積總量減少,與DCD相比,MPC處理土壤中凡以一N的累積總量降低 達23.8一43.6%。施用MPc、Dwe川的處理之間表觀硝化率差異達顯著或極顯著: 在累積總量上顯著低於對照,Dwen平均降低表觀硝化率達5 .13一33.1%,與DcD 處理相比,平均降低幅度達2.05一28%。MPC平均降低表觀硝化率達10.7一28.2%,與DCD處理相比,平均降低幅度達3.9一23%。
在本試驗條件下,MPC的較適用量 為占純氮量的O,5%,Dwell的較適用量為占純氮量的0.6%。
1、硝化抑製劑的協同作用(盆栽水稻試驗):作為硝化抑製劑的化合物之間有 較強的硝化抑制協同作用,能抑制或延緩M一廠一X向N以一N的轉化,使土壤中較 長時間保持較高濃度的、H、
一、和較低的硝態氮。硝化抑製劑組合的協同作用臨 界時間在91天左右(即抑制硝化時間達9一13周左右)。但經SAS的均數多重 比較分析,這些處理之間在土壤中按態氮和硝態氮濃度上差異都不顯著。施用 這些硝化抑製劑組合明顯減少了淋溶水中硝態氮、錢態氮總量,降低幅度分別 為5一」6%、1.53一65.4%。各處理淋失的N認一N總量分別佔總施氮量的0.6一 1.1%,與對照相比,處理的淋失率要減少5一46%。抑製劑組合能夠不同程度增 加水稻分桑期的有效分粟數1.4一3.7個/穴:增加水稻千粒重0.02一1.25克; 增加水稻產量5.74一13.07克/盆,增幅為7.86一17.89%,其中增產幅度最大 的是處理15;施硝化抑製劑組合的處理能增加氮肥利用率2.33一巧.10%,其中 氮肥利用率最高的是處理15。可以肯定硝化抑製劑有明顯的協同作用,在本試驗條件下,處理15(即 八踐C:D;:A犯。.跳,I)CDI%,阮。1] 0.6%,MPCO.5%)是相對較好的抑製劑組合。
綜上,硝化抑製劑效果如達到ED80(80%硝化抑制率),CP添加量最少,成本最低,適合各種肥料添加。