底物诱导尿素水解氨快速硝化、增强小麦硝态氮营养的研究

以小麦的增硝营养为出发点，以西北黄土高原旱地土壤和河南褐土为对象，采用培养、盆栽和大田试验以及化学和生物化学分析方法，一方面研究小麦需要进行增硝营养的土壤条件，确定不同条件下肥料中铵、硝态氮比例，为小麦增硝营养提供定量化的理论基础。另一方面，研究在硝态氮肥生产日益减少、增硝营养日益困难条件下，利用尿素水解铵（氨）作氮源，诱导和加速硝化过程的依据。从铵浓度、硝化障碍因素、降水对耕层硝化细菌淋洗等方面确定铵态氮硝化滞后的原因；明确小麦播种季节，不同土壤硝化细菌群体数量及其对尿素水解氨硝化作用的差异，确定尿素水解所引起的pH升高和游离氨对硝化细菌的危害和亚硝酸数量的增长，以及黏土矿物对铵固定和当时水热条件对尿素水解和氨硝化滞后的影响。最后，从加入酸性有机物料吸收游离氨、降低pH和调控铵浓度入手，确定提高尿素水解氨快速硝化的途径，满足冬小麦增硝营养的需求，为农业生产节资、增效和保护环境服务。

化学氮肥问世以来有力地促进了农业生产，保证了人口不断增长对农产品的需求。但氮肥的不合理施用也带来了严重的经济、生态和环境问题。在提高氮肥的多种举措中，根据作物需求选择作物需要的氮肥形态是一条重要途径。.本研究以重要粮食作物小麦为对象，研究了供氮不同土壤条件下，施用等氮量的硝态氮、铵态氮和硝、铵态氮配合对小麦产量，生物学特征和生理学特性的影响以及加速尿素态氮硝化、满足小麦对硝态氮需求的效果。.三年的研究表明，在一定条件下，施用硝态氮或硝铵态氮配合，小麦产量一般高于铵态氮或尿素。小麦对硝态氮的反应好坏首先取决于1 m深土层累积的硝态氮数量：累积少，硝态氮效果比铵态氮突出；而铵态氮施入往往形成较高的铵、硝比，对小麦有不利影响。二是播种时期，小麦早播时，气温和土壤温度较高，铵态氮很易硝化成硝态氮，铵、硝态氮肥对小麦的增产效果差异减小；晚播时土壤温度降低，铵态氮不易硝化，硝态氮增产效果更突出。三是施肥时期，播前15天施用氮肥，两种形态氮肥增产效果差别减小；播种时施用氮肥，硝态氮明显优于铵态氮肥。研究又表明，采用底物诱导法，即施入尿素时加入少量铵态氮肥（20%的硫酸铵）作诱导硝化细菌的底物，提前施用，能加速尿素硝化，小麦产量可与施硝态氮肥相媲美。但播种时采用这一措施，效果显著降低。不同氮肥形态施入土壤后能相应增加其浓度。增加的硝态氮浓度能维持很长时间，并随作物吸收而缓慢下降。铵态氮施入土壤后虽可被粘土矿物所固定，但因定是暂时现象，不影响铵态氮肥效果。铵态氮肥施入后，土壤的铵态氮浓度能在18-28天内（根据土温而定）降到与对照接近，但硝态氮浓度一直低于施硝态氮处理。 在小麦生长过程中，施用硝态氮肥有提高根际土壤，而施铵态氮则有降低根慰土壤pH的趋势；比之非根际土壤，根际土壤的硝、铵态氮浓度均低，有匮缺现象。硝态氮肥的良好效果与其对小麦的生物学特征和生理学特性影响有关。施用硝态氮肥，小麦生物量、吸氮量、体内硝态氮含量、硝酸还原酶（NR）活性、叶绿素含量、保护酶活性、光合速率、根系活力均较高或最高，而超氧阴离子含量和MDA均较低。这些生物、生理上的特性保证了硝态氮在小麦生育过程中的优势。