尿素的作用
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成錦232肥料應(yīng)用 2022-11-28 14:07
1 氨揮發(fā) 尿素水解生成的碳酸銨、碳酸氫銨和氫氧化銨都是不穩(wěn)定化合物,一定條件下,會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的氨氣逸出,成為尿素?fù)p失的主要途徑。朱兆良[4]匯集國內(nèi)外微氣象學(xué)方法的測(cè)定結(jié)果,氨揮發(fā)損失的氮量可占稻田施入氮量的5%～47%,主要受土壤性質(zhì)(pH值、ECE)、氣象條件(大氣濕度、風(fēng)速)、氮肥使用時(shí)期、施肥深度與其它肥料的配合等因子的影響。國內(nèi)外研究結(jié)果表明,尿素水解后產(chǎn)生的氨,可使稻田水層pH值明顯上升(有時(shí)可達(dá)910以上),加上水層中藻類快速生長(zhǎng)大量利用二氧化碳,使水中的氫氧根難與二氧化碳結(jié)合,氨揮發(fā)可能會(huì)進(jìn)一步加劇,達(dá)到施入氮量的30%以上,約占水田氮損失總量的50%～80%。因此,尿素即使是用于酸性土壤水田, 同樣也存在著氨揮發(fā)問題。受土壤表面或水田表面氨分壓和風(fēng)速的影響,尿素于不同作物、不同地理位置表施所引起氨的揮發(fā)損失平均占施N量的23%,高的可達(dá)50%以上[5]。夏季高溫高濕條件下,尿素用于玉米種植中氨揮發(fā)損失占全年的70%～85%[6]。近年來的研究發(fā)現(xiàn),氨對(duì)大氣有污染,逸失氨的10%和氫氧根反應(yīng)生成NO2占進(jìn)入大氣中NO2總量的10%,其對(duì)大氣變暖的間接效果將大于直接效果[7]。
2 硝化反硝化作用 尿素水解后可能積累大量NH+4,使土壤局部pH值升高2～3個(gè)單位。硝化細(xì)菌在足夠氧氣供應(yīng)時(shí),迅速硝化NH+4,生成NO3N被作物利用。未被作物吸收的NO3N富集于土壤被降水淋失,成為地下水的主要污染物;或反硝化逸失N2O,破壞臭氧層。陜西灌溉地區(qū)土壤中硝態(tài)氮的淋失問題嚴(yán)重[8],陜北黃綿土淋出根區(qū)的硝態(tài)氮含量占施入量的40%,關(guān)中 土占30%。反硝化損失因缺乏田間原位觀測(cè)方法而難以估計(jì),從總損失與氨揮發(fā)之差計(jì)算,表觀 硝化反硝化損失為15%～41%。環(huán)境中氮素過量會(huì)導(dǎo)致水域富營養(yǎng)化。但是富營養(yǎng)化過程中氮的作用仍難定量評(píng)價(jià)。硝化反硝化過程中產(chǎn)生的N2O近年來受到人們的普遍關(guān)注,它對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)約5%～10%,其潛在的增強(qiáng)作用是二氧化碳的200倍。
尿素轉(zhuǎn)化的控制及提高尿素利用率的途徑 尿素在土壤中的溶解、氨化、硝化三大過程需時(shí)較短,氮損失嚴(yán)重,植物對(duì)氮素的利用率一般為30%～40%。水田中施用尿素,氨揮發(fā)損失集中在10%～30%,約占水田氮損失量的50%～80%。旱地施用尿 素,氨揮發(fā)損失主要發(fā)生在pH>715的石灰性或堿性土壤,損失量可占施入氮量的12%～60%。尿素氮的植物利用率低,主要原因一是其特殊的農(nóng)化性狀;二是施用技術(shù)缺乏合理性和科學(xué)性。添加脲酶抑制劑 國外對(duì)脲酶抑制劑的研究始于20世紀(jì)40年代。我國從20世紀(jì)80年代對(duì)此開始研究,取得與國外較為一致的結(jié)果,基本弄清抑制劑對(duì)尿素水解進(jìn)程和尿素氮在土壤中的一系列轉(zhuǎn)化及其與作物氮素利用率的關(guān)系,肯定了脲酶抑制劑在抑制尿素水解減少氨揮發(fā)損失中的作用。近10年來國外的研究熱點(diǎn)集中于O苯基磷酰二胺(PPD)和N丁基硫代磷酰二胺(BTPT)。研究發(fā)現(xiàn),施用PPD可顯著減少氨揮發(fā),施肥15天后,氨揮發(fā)僅為對(duì)照的1���4～1���10,Bymes [9] 在水田中施用含有1%或5%PPD的標(biāo)記尿素發(fā)現(xiàn),氨揮發(fā)損失可減少20%。尿素配施1%的BTPT后氨揮發(fā)量占施氮量的313%,比對(duì)照下降517個(gè)百分點(diǎn)。我國研究較多的是氫醌(HQ),油菜田間試驗(yàn)中施用氫醌,氨揮發(fā)為對(duì)照的30%～75%;小麥試驗(yàn)使用氫醌后,氮素?fù)]發(fā)損失率下降5～10個(gè)百分點(diǎn)。值得注意的是,脲酶抑制劑的抑制效果大多很短。在尿素中添加1%(W���M)的PPD一般僅使尿素水解延遲1～4d,減少氮素總損失量并不穩(wěn)定,在大多數(shù)田間試驗(yàn)中也未表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)效果,其原因是多方面的,值得進(jìn)一步研究。2・2 配施硝化抑制劑 硝化抑制劑在一定程度上能抑制銨鹽的硝化速率,減緩銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化,減少氮素反硝化損失和硝酸鹽的淋溶損失,可能降低果蔬等作物中硝酸鹽的積累。我國試驗(yàn)較多的是雙氰胺(DCD)與3、4二甲基吡唑磷酸鹽(DMPP)。非石灰性土壤上施用硝化抑制劑減少肥料氮損失的效果明顯優(yōu)于石灰性土壤,這可能是由于施用硝化抑制劑后,石灰性土壤 ・77・2005年第20卷第2期 董 燕等 尿素在土壤中的轉(zhuǎn)化與植物利用效率 中存留有較多的銨而引起氨揮發(fā)損失加重所致。近年來,脲酶抑制劑和硝化抑制劑的配合施用受到重視。與單施脲酶抑制劑相比,二者配合能有效延緩?fù)寥乐心蛩厮?幫助水解后形成的銨在土壤中較長(zhǎng)時(shí)間保持較高水平,降低土壤硝態(tài)氮的富集、氨揮發(fā)損失及氮氧化物的生成。與單施尿素或尿素加氫醌相比,氫醌配施雙氰胺可使土壤保持更高的氮回收率(比單施尿素高16178%),總損失量?jī)H占施入氮量的19199%[10]。添加脲酶抑制劑和硝化抑制劑的緩釋尿素作底肥施用,氮素利用率達(dá)50%～80%,有效期較普通尿素長(zhǎng)數(shù)周至數(shù)月。2・3 尿素包膜及改性 包膜的肥料有效氮釋放速度、利用率均較普通尿素有不同程度的改善。硫衣尿素在這類緩釋肥中占有特殊地位,其含氮量一般為36%～37%,適于生長(zhǎng)期較長(zhǎng)的農(nóng)作物,氮素有效利用率比普通尿素提高1倍。尿素加過磷酸鈣加氯化鉀制成的磷包尿素總養(yǎng)分在30%以上,增產(chǎn)達(dá)2112%,優(yōu)于長(zhǎng)效尿素。樹脂聚合物包衣尿素能大大減少土壤硝酸鹽淋失量,維持作物生長(zhǎng)后期耕層較高的無機(jī)氮含量水平,提高尿素利用率約10個(gè)百分點(diǎn)[11]。以尿素為基體與醛類反應(yīng)而形成低水溶性聚合物,在水中溶解度小,肥料氮在土壤中釋放慢,可減少氮的揮發(fā)、淋失、固定以及反硝化脫氮引起的損失;且肥效穩(wěn)長(zhǎng),能源源不斷地供給作物整個(gè)生育期對(duì)養(yǎng)分的要求。目前在國外作為商品出售的品種有脲甲醛、脲乙醛、脲異丁醛和草酰胺等,但這類肥料因價(jià)格較高,未能在國內(nèi)推廣。尿素顆粒的大小對(duì)尿素肥效也有明顯影響,試驗(yàn)表明,作物對(duì)尿素氮的吸收隨著尿素顆粒的增大而增加。大顆粒尿素的肥效期較普通尿素長(zhǎng)約1倍,氮素利用率可高達(dá)85%[12]。2・4 表面膜技術(shù)的應(yīng)用 近年來,我國和澳大利亞有關(guān)研究者探索如何將表面膜技術(shù)應(yīng)用于水田中尿素水解轉(zhuǎn)化過程氨揮發(fā)的田面水控制技術(shù)[13]。寧夏灌區(qū)節(jié)氮節(jié)水試驗(yàn)表明[14],抑氨膜能明顯減少氨揮發(fā)損失,節(jié)約氮肥25%,氮素利用率提高718%～914%。但是表面膜易 被微生物分解,或受到風(fēng)速的影響,需要定期加入,以長(zhǎng)期維持覆蓋效果。
