孫艷　張士榮　丁效東　曾路生　丁芳　王玲莉　石元亮

摘要：采用田間試驗(yàn)法，研究肥料中添加NAM抑制劑對(duì)鹽漬土壤理化性質(zhì)及水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用效率的影響。試驗(yàn)設(shè)置不施肥（對(duì)照）、常規(guī)施肥、常規(guī)施肥添加NAM、常規(guī)施肥80%添加NAM四個(gè)處理。結(jié)果表明，添加NAM抑制劑可明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀含量，有效降低土壤電導(dǎo)率和pH值。與對(duì)照相比，常規(guī)施肥添加NAM處理的0～10、10～20 cm土層中土壤有機(jī)質(zhì)分別增加90.52%、83.60%;全氮含量分別增加111.11%、122.22%。添加NAM處理的土壤CEC值高于對(duì)照，而ESP值明顯低于對(duì)照，說明NAM抑制劑可有效影響鹽漬化土壤理化性質(zhì)。NAM抑制劑可提高水稻對(duì)全氮、全磷、全鉀養(yǎng)分的吸收;與不施肥對(duì)照相比，常規(guī)施肥并添加NAM處理水稻增產(chǎn)22.39%。肥料減施20%添加NAM處理，其產(chǎn)量與常規(guī)施肥處理相當(dāng)，但卻有更高的氮肥農(nóng)學(xué)利用效率。說明肥料中添加NAM抑制劑可明顯提高氮肥利用率，這對(duì)節(jié)約肥料用量、促進(jìn)水稻增產(chǎn)和減少農(nóng)田面源污染具有重要意義。

關(guān)鍵詞：NAM; 氮肥農(nóng)學(xué)利用效率; 土壤養(yǎng)分; 水稻; 鹽漬土壤

中圖分類號(hào)：S511.062文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2020）04-0086-06

Abstract The field tests were carried out to study the effects of adding NAM inhibitor into fertilizer on the physical and chemical properties of saline-alkline soil and agricultural utilization efficiency of nitrogen fertilizer in rice. Four treatments were set as control（no fertilization）， conventional fertilization， conventional fertilization with NAM， and 80% of conventional fertilization with NAM. The results indicated that the addition of NAM inhibitor could significantly increase the contents of organic matter， alkali nitrogen and available potassium， and effectively reduce the soil conductivity and pH value. Compared with the control treatment， the soil organic matter content in the 0 ～ 10-cm and 10 ～ 20-cm soil layers increased by 90.52% and 83.60%?respectively， and the total nitrogen content increased by 111.11% and 122.22% respectively under the treatment of conventional fertilization with NAM. Adding NAM increased the soil CEC value but decreased the ESP value compared with the control， which indicated that the NAM inhibitor could effectively affect the properties of saline soil. The NAM inhibitor also increased the absorption of total nitrogen， total phosphorus and total potassium of rice. Conventional fertilizer with NAM increased the rice yield by 22.39% compared with the control. When the fertilizer was reduced by 20% and added with the NAM inhibitor， the yield of rice was equivalent to that of the conventional fertilization， however， it had higher nitrogen agronomic utilization efficiency. In conclusion， the addition of NAM inhibitor in fertilizer could significantly improve the utilization rate of nitrogen fertilizer， which is of great significance for saving fertilizer， increasing rice yield and reducing non-point source pollution.

Keywords NAM; Nitrogen fertilizer agronomic utilization efficiency; Soil nutrients; Rice; Saline soil

聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）的統(tǒng)計(jì)資料表明，目前世界禾谷類作物氮肥利用率約為33%，發(fā)達(dá)和發(fā)展中國(guó)家的氮肥利用率分別為42%和29%[1]。我國(guó)施用氮肥普遍存在利用率低、肥效期短、損失嚴(yán)重等突出問題，農(nóng)田氮肥表觀利用率在30%～35%，全國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥的損失率高達(dá)30%～50%[2]。

氮素通過氨揮發(fā)、硝態(tài)氮淋溶及反硝化等途徑損失，引起地下水污染、水體富營(yíng)養(yǎng)化、大氣溫室氣體增加等問題[3]。因此，在保證作物產(chǎn)量前提下，提高氮肥利用率、減少環(huán)境負(fù)面影響已經(jīng)成為世界農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。串麗敏等[4]研究表明，硝化抑制劑對(duì)土壤的硝化作用有顯著的抑制效果，使土壤中銨態(tài)氮庫(kù)較長(zhǎng)時(shí)間保持在較高水平，相應(yīng)地促進(jìn)作物對(duì)銨態(tài)氮的吸收和微生物固持。Zerulla[5]、Pasda[6]等研究認(rèn)為，硝化抑制劑能通過抑制亞硝化細(xì)菌活性有效延緩?NH+4-N 向移動(dòng)性強(qiáng)的NO-3-N轉(zhuǎn)化，減少肥料氮的淋溶損失，提高肥料利用率?，F(xiàn)有研究表明，對(duì)銨態(tài)氮肥及產(chǎn)銨氮肥來說，抑制劑的使用能延緩或抑制其硝化作用，這是減少氮素?fù)p失、提高氮肥利用率及減低環(huán)境危害的重要措施[7]。抑制劑在我國(guó)肥料改良、提高肥料利用率及改革施肥方式等方面起到積極作用，并且以效果明顯及價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用[8，9]。

土壤鹽漬化是21世紀(jì)以來地球面臨的一個(gè)十分嚴(yán)峻的問題[10]。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的資料表明，世界鹽漬土面積約為9.54×108?hm2[11]。鹽漬土的理化性狀相對(duì)于普通土壤較差[12]。由于大量Na+依附于土壤膠體表面，把土壤膠體表面上的Ca2+、Mg2+等離子置換下來，導(dǎo)致土粒分散，嚴(yán)重破壞土壤結(jié)構(gòu)。一般情況下，其孔隙度較小，通氣透水性都較差，土壤易于板結(jié)，且碳、氮礦質(zhì)化程度都較低，嚴(yán)重抑制土壤酶活性，進(jìn)而對(duì)土壤微生物活動(dòng)和土壤離子的動(dòng)態(tài)變化以及土壤中腐殖質(zhì)等有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生影響[13]。鹽漬化不但會(huì)使耕地生產(chǎn)力降低，還會(huì)嚴(yán)重制約耕地的可持續(xù)性利用，繼而影響我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，土壤鹽漬化是一個(gè)十分棘手的世界性難題[14，15]。在中國(guó)，人口持續(xù)增長(zhǎng)對(duì)糧食的需求日益增大，導(dǎo)致耕地壓力越來越重。研究如何提高鹽堿地肥料利用效率，對(duì)于發(fā)揮耕地的增產(chǎn)潛力、確保其可持續(xù)利用具有重要意義。

NAM是一種長(zhǎng)效復(fù)合肥添加劑，是由脲酶抑制劑、硝化抑制劑和磷素活化劑復(fù)配而成，使肥料中氮素具有長(zhǎng)效緩釋功能，對(duì)磷素具有活化和保護(hù)作用。古慧娟等[16]研究認(rèn)為施用NAM添加劑，在一定時(shí)間內(nèi)，使土壤NH+4-N保持較高水平，延緩?fù)寥繬H+4-N向NO-3-N的轉(zhuǎn)化，減少氮素?fù)p失，從而保證有效氮能夠滿足作物后期的生長(zhǎng)需要。本試驗(yàn)采用大田試驗(yàn)法研究肥料添加NAM抑制劑對(duì)鹽漬土理化性質(zhì)、水稻產(chǎn)量及氮肥利用效率的影響，以期為NAM在鹽堿地改良中的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及材料

試驗(yàn)于2018年6—10月在山東省東營(yíng)市勝坨鎮(zhèn)進(jìn)行。該區(qū)地處東經(jīng)118°5′，北緯38°15′，年均氣溫12.5℃，多年平均降水量550～600 mm，7—8月降水量約占全年的50%，無(wú)霜期206 d。供試土壤為鹽漬化水稻土，利用黃河水灌溉種植水稻。土壤有機(jī)質(zhì)含量13.3 g/kg、堿解氮54.5 mg/kg、速效磷43.2 mg/kg、速效鉀57.8 mg/kg，pH值8.5，電導(dǎo)率741 μS/cm。

供試抑制劑NAM為灰白色粉末，溶于水，熔點(diǎn)170℃，常溫下儲(chǔ)存穩(wěn)定，主要成分是脲酶抑制劑、硝化抑制劑和磷活化劑，由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所研發(fā)并提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，分別為CK：不施肥料;常規(guī)施肥：復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）750 kg/hm2做基肥，尿素225 kg/hm2做追肥;常規(guī)施肥+NAM：常規(guī)施肥總量添加NAM抑制劑充分混勻后一次性基施;常規(guī)施肥80%+NAM：常規(guī)施肥總量的80%添加NAM抑制劑做基肥。其中，NAM按氮素總量的0.7%加入。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)面積30 m2。小區(qū)之間有高20 cm、寬30 cm的土壤隔離。當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)品種，先育秧后于6月16日插秧移栽，每公頃種植密度為24萬(wàn)穴。常規(guī)施肥處理中，水稻返青期和分蘗期各追肥一次。灌溉水源為黃河水，進(jìn)水溝與排水溝分離。水稻生長(zhǎng)期間保持2～6 cm 的水面，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理，10月15日收獲。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

水稻收獲后分別采集0～10、10～20 cm土壤樣品，參考鮑士旦[17]的方法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效鉀、土壤電導(dǎo)率、pH值及土壤陰陽(yáng)離子濃度等。

收獲期每小區(qū)采集水稻植株樣品，測(cè)定小區(qū)產(chǎn)量。植株全氮用半微量蒸餾法、全磷用釩鉬黃分光光度計(jì)法、全鉀用火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析及計(jì)算

土壤堿化度的計(jì)算：堿化度（ESP）指土壤膠體吸附的交換性Na+占陽(yáng)離子交換量（CEC）的百分率。ESP=交換性Na+ /CEC×100% 。

肥料偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施肥后所得作物產(chǎn)量/化肥純養(yǎng)分投入量;氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮處理產(chǎn)量-[JP]不施氮處理產(chǎn)量）/施氮量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行整理及作圖，用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 NAM抑制劑對(duì)鹽漬土壤理化性質(zhì)的影響

由表1看出，0～10 cm土層，常規(guī)施肥+NAM處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于CK、常規(guī)施肥和常規(guī)施肥80%+NAM處理，分別提高90.52%、35.47%和30.49%;10～20 cm土層，分別提高83.60%、14.83%和28.90%。常規(guī)施肥+NAM處理的全氮、速效鉀等土壤養(yǎng)分含量也高于其它處理。其中，0～10 cm土層全氮含量分別比CK、常規(guī)施肥和常規(guī)施肥80%+NAM處理提高111.11%、25.47%和30.39%;10～20 cm土層，分別提高122.22%、19.40%和52.38%。說明肥料中添加抑制劑可以有效提高土壤養(yǎng)分含量，具有保肥及延長(zhǎng)肥效的作用。常規(guī)施肥80%+NAM處理的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀含量基本顯著高于CK，但與常規(guī)施肥處理差異不顯著，說明在添加NAM抑制劑的前提下，減少氮肥用量20%依然可以使土壤保持較高的養(yǎng)分含量，對(duì)提高肥料利用率和保護(hù)環(huán)境具有重要意義。添加NAM的兩處理土壤電導(dǎo)率較CK和常規(guī)施肥處理低，說明抑制劑可以降低土壤的電導(dǎo)率，從而減少土壤鹽漬化。從表1中還可看出，10～20 cm土層pH值略高于0～10 cm土層，這可能是土壤中的鹽離子隨水下滲造成的。

2.2 NAM抑制劑對(duì)鹽漬土壤水溶性陽(yáng)離子的影響

由圖1可以看出，水稻鹽漬土中水溶性Na+含量較其它陽(yáng)離子高，而常規(guī)施肥+NAM處理中Na+含量明顯低于CK、常規(guī)施肥、常規(guī)施肥80%+NAM處理，0～10 cm土層分別降低16.66%、32.10%、30.96%，10～20 cm土層[JP]分別降低24.67%、37.63%、34.83%。相對(duì)于常規(guī)施肥處理，常規(guī)施肥+NAM處理的土壤中水溶性Na+含量明顯降低，說明NAM抑制劑可以有效降低鹽漬土中的水溶性Na+含量，起到改良鹽漬土的作用。常規(guī)施肥+NAM處理和常規(guī)施肥80%+NAM處理的土壤中Mg2+和Ca2+含量均高于CK和常規(guī)施肥處理，說明施用NAM可使土壤中含有較高的水溶性Mg2+和Ca2+，有利于土壤理化性質(zhì)的改善，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)。各處理土壤中K+含量均較高，可能是因?yàn)楫?dāng)?shù)亓?xí)慣將K2SO4型復(fù)合肥作為鉀肥施用。

2.3 NAM抑制劑對(duì)鹽漬土壤水溶性陰離子的影響

由圖2可以看出，常規(guī)施肥+NAM處理的HCO3-含量低于CK、常規(guī)施肥、常規(guī)施肥80%+NAM處理，0～10 cm土層分別降低12.38%、8.91%、11.54%，10～20 cm土層分別降低15.89%、12.62%、11.76%。常規(guī)施肥80%+NAM處理的水溶性HCO-3含量低于CK，表層土壤低0.10 mg/kg，亞表層土壤低0.50 mg/kg，與常規(guī)施肥處理差異不顯著。說明NAM抑制劑可以有效減少鹽漬土壤中的HCO-3含量，改善鹽漬土的理化性質(zhì)，進(jìn)而起到改良鹽漬土的作用。此外，試驗(yàn)地土壤中的CO2-3含量極低，各處理間Cl-含量無(wú)明顯差異。各處理中SO2-4含量較高，這是由于K2SO4作為鉀肥提高了土壤SO2-4含量。

2.4 抑制劑NAM對(duì)鹽漬土壤堿化度的影響

陽(yáng)離子交換量是評(píng)估土壤保肥能力和供肥能力的重要指標(biāo)。陽(yáng)離子交換機(jī)制對(duì)土壤中養(yǎng)分的保持和供應(yīng)起著重要作用，當(dāng)土壤溶液中陽(yáng)離子吸附在膠體上時(shí)，表示陽(yáng)離子養(yǎng)分的暫時(shí)保蓄，即保肥過程。由表2看出，0～10 cm土層，常規(guī)施肥+NAM處理的交換性Na+含量分別比CK、常規(guī)施肥、常規(guī)施肥80%+NAM處理降低24.51%、20.62%、17.20%，10～20 cm土層分別降低35.05%、32.98%、29.21%。常規(guī)施肥80%+NAM處理的土壤交換性Na+含量與CK相比，表層土壤中低0.36 cmol/kg，亞表層土壤中低0.32?cmol/kg，略低于常規(guī)施肥處理。土壤中交換性Na+含量較高，則不利于土壤的通氣透水，影響作物生長(zhǎng)，說明施用NAM有利于提高土壤的通氣透水性。添加NAM的兩個(gè)施肥處理土壤CEC值均高于CK和常規(guī)施肥處理，其中常規(guī)施肥+NAM處理的CEC值比CK和常規(guī)施肥處理分別高6.50、2.30 cmol/kg，常規(guī)施肥80%+NAM處理的CEC值分別高4.60、0.40 cmol/kg，說明NAM抑制劑能提高鹽漬土壤的保肥性能。此外，不同施肥處理間ESP值差異不顯著，但均顯著低于CK，其中常規(guī)施肥+NAM處理表現(xiàn)為最低。說明施用NAM抑制劑可以降低水稻田鹽漬土壤的堿化度，有利于改良?jí)A化土壤的理化性質(zhì)。

2.5 抑制劑NAM對(duì)水稻植株N、P、K吸收的影響

由圖3看出，水稻植株的全氮含量最高，常規(guī)施肥+NAM處理的水稻含氮量顯著高于其它三個(gè)處理;添加NAM的兩處理水稻含鉀量無(wú)顯著差異，但均顯著高于CK和常規(guī)施肥處理。常規(guī)施肥+NAM處理的水稻含氮量比CK和常規(guī)施肥處理分別高4.77 g/kg和3.72 g/kg，含鉀量分別高2.56 g/kg和2.24 g/kg;常規(guī)施肥80%+NAM處理比二者分別高1.23 g/kg和0.18 g/kg，含鉀量分別高2.52 g/kg和2.20 g/kg。各處理間的水稻含磷量均無(wú)顯著差異，但其在不同處理中的變化趨勢(shì)與全氮、全鉀相似。說明在鹽漬土中添加NAM抑制劑能促進(jìn)水稻對(duì)氮、磷、鉀的吸收。

2.6 NAM抑制劑對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥利用效率的影響

由表3看出，常規(guī)施肥+NAM處理的水稻產(chǎn)量分別比CK、常規(guī)施肥、常規(guī)施肥80%+NAM處理增產(chǎn)22.39%、2.50%、0.82%;常規(guī)施肥80%+NAM處理的水稻產(chǎn)量與CK和常規(guī)施肥[JP]處理相比分別增產(chǎn)21.40%和1.66%，說明施用抑制劑能提高水稻產(chǎn)量。添加NAM的兩處理水稻產(chǎn)量相當(dāng)，但兩者的肥料偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率均高于其它處理，特別是常規(guī)施肥80%+NAM處理的肥料偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率顯著高于常規(guī)施肥處理。說明水稻氮肥利用效率有較大的提升潛力，添加NAM抑制劑能夠提高氮素有效性，從而為提高水稻產(chǎn)量作貢獻(xiàn)，對(duì)節(jié)約氮肥、提高氮肥利用率和保證較高的經(jīng)濟(jì)效益有重要意義。

3 討論與結(jié)論

Prakasa等[18]經(jīng)大量田間試驗(yàn)表明，添加抑制劑的氮肥利用率比對(duì)照明顯提高，有的達(dá)到20%～30%。焦曉光等[19]研究表明，脲酶抑制劑和硝化抑制劑使NO-3-N在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持較低水平，顯著抑制土壤中NH+4的氧化，且微生物量的增多也加大了土壤對(duì)NH+4-N的固持作用，利于土壤缺氮時(shí)滿足作物對(duì)氮的需求，其結(jié)論與本研究結(jié)果一致。孫愛文[20]、Chaves[21]等研究表明，氮以銨態(tài)氮的形式被植物吸收還可以增加其對(duì)磷的吸收。陳利軍等[22]研究表明NAM能抑制NH+4-N向NO-3-N的轉(zhuǎn)化，減少N2O的排放，節(jié)約肥料，減少能源消耗，降低溫室氣體的排放，對(duì)全球氣候變暖有一定的緩解作用。本研究表明，常規(guī)施肥80%+NAM處理與常規(guī)施肥處理相比，顯著提高了肥料利用率，在維持作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上節(jié)約了投入，對(duì)當(dāng)前的生態(tài)環(huán)境及食品安全等都具有重要意義，這與古慧娟等[16]的研究結(jié)果相一致。本研究表明，肥料中添加NAM抑制劑能提高氮肥農(nóng)學(xué)利用效率使水稻高產(chǎn)，而Dewi等[23]也報(bào)道施用脲酶抑制劑包被的尿素能抑制脲酶活性，從而減少氮素?fù)p失，提高肥料的利用效率，使玉米獲得更高產(chǎn)量。

添加NAM可增加鹽漬土壤的養(yǎng)分含量及水溶性Ca2+和Mg2+含量，降低土壤中水溶性Na+和HCO-3含量;添加NAM的土壤CEC值顯著高于其它處理，而土壤ESP值和電導(dǎo)率明顯低于其它處理。陽(yáng)離子交換量既能直接反映土壤可以提供速效養(yǎng)分的數(shù)量，也能表示土壤保肥能力、緩沖能力的大小[24]。施用抑制劑可以提高鹽漬土壤的保肥能力和供肥能力，降低鹽漬土壤的堿化作用，有效地改良鹽漬土壤。同時(shí)添加NAM可提高水稻的全氮、全磷和全鉀含量，對(duì)水稻增產(chǎn)作用效果顯著。NAM的有效期較長(zhǎng)，可在作物生長(zhǎng)后期維持有效養(yǎng)分的釋放。因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，使用NAM抑制劑具有較大的增產(chǎn)潛力和發(fā)展前景。

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