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1、毕业设计(论文)题 目: DMPP对土壤氮素流失和苋菜硝酸盐含量及品质的影响研究 目 录中文摘要外文摘要前言11. 材料与方法 2材料2方法22. 结果与分析 32.1土壤氮素流失的动态变化 32.2土壤氮素流失量变化 42.3苋菜产量及硝酸盐含量影响 62.4苋菜营养指标含量 73. 结论与讨论8参考文献9致 谢11DMPP对土壤氮素流失和苋菜硝酸盐含量及品质的影响研究 摘 要 采用盆栽试验，研究了尿素添加DMPP（3 ，4-二甲基吡唑磷酸盐 ）硝化抑制剂)和尿素添加有机肥和DMPP后对土壤氮素流失及苋菜硝酸盐含量及品质的影响。结果表明，在40d内，与常规尿素和尿素添加有机肥相比，添加DMP
2、P 硝化抑制剂的处理可以降低土壤中硝酸盐含量，使硝态氮的累积流失量分别降低61.2% 和40.8%，氨氮流失量提高10.6% 和11.2%，无机氮降低50.6%和32.5%，减轻氮素向水体迁移的风险；同时添加DMPP 硝化抑制剂的处理，能有效控制苋菜中硝酸盐积累，使苋菜硝酸盐含量下降34.9% 和22.4%，产量提高37% 和8.7%，同时增加苋菜的Vc、氨基酸和可溶性糖等营养成分含量，改善青菜品质。关键词 DMPP；氮素流失；硝酸盐积累；苋菜品质Effect of DMPP on inorganic nitrogen leaching loss, nitrate content and qu
3、ality of three-colored amaranth Student: Chenlu, College of Agriculture, Yangtze University Tutors: Sun Zhengxiang, College of Agriculture, Yangtze University Yu Qiaogang, Zhejiang Academy of Agriculture sciencesAbstract A pot experiment was performed to study the nitrogen leaching loss, nitrate and
4、 quality of three-colored amaranth by applied urea with new nitrification inhibitor 3, 4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) or organic fertilizer in paddy soil. The results showed, compared to the regular urea treatment and the treatment which applied urea and organic fertilizer, within the 40 days o
5、f the experiment, adding DMPP decreased nitrate content of soil, and the accumulative leaching losses of soil nitrate in treatment with DMPP declined 61.2% and 40.8%, respectively,. While the accumulative leaching losses of ammonium nitrogen increased 10.6% and 11.2%, respectively. The accumulative
6、leaching losses of inorganic nitrogen reduced 50.6% and 32.5 %, respectively. Nitrate content of three-colored amaranth in adding DMPP treatment reduced 34.9% and 22.4%, respectively. Yield increased 37% and 8.7%, respectively. While adding DMPP could improve the contents of Vc, amino acids and solu
7、ble sugar. Thus, DMPP could effectively control the risk of nitrate transferring to water and improve the quality of three-colored amaranth.Key words DMPP；Nitrogen leaching; Nitrate accumulation; Three-colored amaranth qualityDMPP对土壤氮素流失和苋菜硝酸盐含量及品质的影响研究目前为提高蔬菜产量，超高量使用氮肥的现象十分普遍，为普通大田作物的数倍甚至数10倍，导致土壤氮
8、素损失严重1, 2。流失是土壤氮素损失的基本途径之一34， 流失的氮约占 2% 10% 5，流失的氮虽然不高，但是氮肥通过流失进入地下水，对地下水的污染已日益引起广泛关注6。硝态氮是农田向地下水体输送氮的主要形态7。且蔬菜是一种容易富集硝酸盐的作物，尤其是叶菜类和根菜类，极易富集硝酸盐8。人体摄入的硝酸盐有81.2%来自蔬菜9。硝酸盐在一定条件下可转变为亚硝酸盐，对人体产生直接危害，破坏血红蛋白中的 Fe2+ 等。超高量氮肥的使用，导致菜园土壤酸化、蔬菜产量降低、品质恶化，引起硝酸盐累积、重金属含量超标以及一系列的生态和环境问题912。蔬菜之所以会积累硝酸盐是因为由于土壤中大量硝酸盐的累积导致
9、蔬菜过度的吸收13。因此，控制或延缓氨氮向硝态氮的转化有助于减少土壤氮素向水体的迁移和如何控制蔬菜硝酸盐含量，使其在安全范围之内，已成为农业生产中的关键问题之一。而施用硝化抑制剂是延缓氨氮向硝态氮转化，提高氮素利用率，减少土壤氮素损失和发展无公害蔬菜的重要对策之一14。目前，由德国 BASF公司开发的欧盟专利产品3，4-二甲基吡唑磷酸盐 ( 3，4-dimethylpyrazolephsphate, DMPP)是一种新型、高效、广受欢迎的新型硝化抑制剂，与其它的硝化抑制剂相比，其具有用量小、残留量小、自身难以流失、抑制作用持续时间长等特点，且对作物没有毒害。许多研究表明硝化抑制剂能够抑制土壤中
10、铵态氮向硝态氮的转化，减少土壤中硝酸盐的浓度1516，从而减少蔬菜的硝酸盐积累。为此，以常规尿素和常规尿素添加有机肥作对比，就添加新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐对土壤氮素流失变化及对蔬菜产量、硝酸盐累积及营养品质的影响进行了试验，以期为减少菜地土壤氮素流失和提高蔬菜品质提供科学依据。1 材料与方法1.1 材料供试土壤选用浙江海宁的水稻土，其基本性状见表1.供试氮肥为常规尿素和添加 1% DMPP 硝化抑制剂的尿素，氮素用量水平为纯氮200kg/ha，有机氮用量为总施氮量的30%，磷肥用量为80kg/ha(P2O5)，钾肥用量为80kg/ha(K2O)，种植的蔬菜选用苋菜。 表1 供试土
11、壤的基本性状 土壤pHC/N有机质/(gkg-1)全氮/(gkg-1)速效磷/(mgkg-1)速效钾/(mgkg-1)壤质堆叠土7.4411.430.51.9075.5241.01.2 试验处理采用盆栽种植，每盆装土3 Kg。试验设计5个处理：不施肥(CK) ； 常规尿素 (U) ；DMPP +尿素 (DU) ；有机肥+尿素（MU）；有机肥+尿素+DMPP（MDU），5个处理，每个处理重复4次。将肥料一次性施入表层土壤，把盆栽放置露天场地一个星期左右种植苋菜苗，每个处理种植4株苋菜，在温度为1822的人工气候室内进行试验。实验开始后，按照当地的年均降雨量及苋菜生长需要浇水，盆栽下面套塑料桶收集
12、渗漏水。每隔 10d 采集 1 次渗漏水（100ml）和表层(02 cm) 土壤测定其氮素含量，试验结束后采取苋菜可食部分计产量，同时测定苋菜中硝酸盐含量、Vc、可溶性糖、氨基酸含量。1.3 测定方法 将渗漏液过滤，用奈氏试剂比色法测定氨氮，紫外分光光度法测定硝态氮28。土壤鲜样用 2 mol/L KCl浸提( 土水比 15 )流动分析仪测定氨氮和硝态氮，同时用烘干法测定土壤含水量。苋菜中Vc采用2，6-二氯靛酚滴定法29；氨基酸采用氨基酸分析仪测定；可溶性糖采用费林氏滴定法测定，数据用EXCEL 和SPSS 软件进行统计分析。2 结果与分析2.1 土壤氮素流失的动态变化图1所示为不同处理土壤
13、渗漏液硝态氮含量变化及其添加DMPP 的影响。CK（对照处理）土壤渗漏液中硝态氮含量随时间的增加变化不大。含有尿素的所有处理的土壤渗漏液中硝态氮含量显著增加，并在20d天达到渗漏高峰。其U（常规尿素处理）和DU（常规尿素添加DMPP处理）中的浓度分别达13.11mg/L和11.42mg/L水平，MU（常规尿素添加有机肥处理）和MDU(常规尿素添加有机肥和DMPP处理)中的浓度分别达到7.61mg/L和7.28mg/L水平，之后至40d土壤渗漏水硝态氮的浓度保持缓慢下降的趋势，但分别维持在5.02mg/L、3.64mg/L、2.76mg/L、2.32mg/L以上的水平。添加DMPP的两个处理DU
14、和MDU其硝态氮的浓度变化范围分别是2.733.64mg/L与1.642.32mg/L，远低于同期U和MU处理土壤渗漏水的硝态氮浓度。抑制剂显著减少了土壤渗漏水中硝态氮的浓度，两者之间的差异较为显著。从结果可以看出，U和MU处理土壤硝态氮渗漏损失大，尤其是在前期土壤渗漏液硝态氮浓度高，对地下水有污染趋势。使用硝化抑制剂DMPP 后，土壤硝态氮流失减少，土壤渗漏液硝态氮浓度低，对地下水污染的趋势降低。图1 渗漏液中硝态氮的动态变化图2为不同处理土壤渗漏液中氨氮的变化动态。从图3可以看出CK处理土壤渗漏液中氨态氮浓度变化不大。含有尿素的所有处理土壤渗漏液中氨氮的含量在第10d出现高峰，土壤氨氮流失
15、较大，其中U处理土壤渗漏液氨氮含量为6.43 mg/L，而DU处理氨氮的含量为7.72 mg/L， MU处理氨氮的含量为5.18 mg/L，MDU处理中氨氮的含量为7.12 mg/L，添加DMPP的两个处理DU和MDU其氨氮含量略有升高。30d后，4个处理中氨氮的含量与对照差异不明显，土壤氨氮流失十分低。图2 渗漏液中氨氮的动态变化2.2 土壤氮素流失量变化随着时间的延长，硝态氮的渗漏累积量明显增加(图3)，CK处理土壤经过40d 的渗漏有2.4mg的硝态氮发生渗漏，U和MU处理其硝态氮的累积渗漏量显著增加，40d内，分别有32.35mg和27.71mg的硝态氮发生渗漏，比CK增加了29.95
16、mg和25.31mg。加入DMPP 的处理，硝态氮的渗漏损失减少，40d 内，DU和MDU处理分别有12.54mg和16.41mg的硝态氮发生渗漏，分别比对照增加了10.14mg和14.01mg，但DU比U减少了61.2% 的硝态氮损失，MDU比MU减少了40.8% 的硝态氮损失。土壤硝态氮累积流失量的动态变化表明，添加DMPP能有效阻控土壤硝化进程，减少同期土壤硝态氮的流失。图3 土壤硝态氮累积流失量动态变化氨氮的累积渗漏量随时间的增加而增加（图4）。CK处理土壤氨氮累积渗漏量的增加非常缓慢，经过40d 的渗漏后，有1.85mg氨氮的渗漏损失。使用尿素后，不同处理土壤氨氮渗漏累积量均有增加，
17、U和MU处理分别有5.49mg和5.07mg 氨氮的渗漏损失，比CK增加了3.64mg和3.22mg。添加DMPP 抑制剂的处理中氨氮的累积量有所升高，DU和MDU 40d 内氨氮的累积量分别为6.14mg 和5.71mg，分别比CK增加了4.29mg和3.86mg。DU比U增加了10.6%的氨氮损失，MDU比MU增加了11.2% 的氨氮损失。图4 土壤氨氮累积流失量动态变化从无机氮的渗漏流失总量可以看出（表2），土壤的氮素流失以硝态氮为主，氨氮含量十分低。在40d内，DU和MDU处理其氮素流失总量分别为18.68mg、22.12mg，而U和MU氮素流失总量分别为37.84mg、32.78mg
18、，DU比U减少50.6% 的无机氮流失，MDU比MU减少32.5% 的无机氮流失。结果表明，常规尿素添加DMPP和常规尿素添加有机肥和DMPP都能显著减少无机氮渗漏损失。原因在于DMPP能长时间抑制氨氮向硝态氮的转化，使土壤中氨氮含量高，硝态氮含量低；另一方面则是由于土壤胶体带负电荷，根据吸附理论，土壤胶体可以有效吸附带正电荷的氨氮，而对带负电荷硝态氮则起排斥作用，从而使土壤氨氮不易发生迁移，硝态氮则极易随水分的运动发生渗漏迁移流失。表2 土壤无机氮流失总量处理NH4-NNO3-NTotal-NCK1.85a2.4a4.25aU5.49b32.35b37.84aDU6.14c12.54c18.
19、68cMU5.07b27.71b32.78bMDU5.71bc16.41c22.12c2.3 苋菜产量及硝酸盐含量影响试验结果（表3）表明，使用硝化抑制剂DMPP对苋菜有明显的增产及降低硝酸盐含量的作用。DU和U相比，DU处理苋菜增产37%，硝酸盐含量下降34.9%；MDU和MU比较，MDU处理苋菜增产8.7%，硝酸盐含量下降22.4%。表3 苋菜产量及硝酸盐含量变化处理产量（kg）硝酸盐含量（mg/kg）CK51.67.6U170.646.1DU233.730.0MU204.937.9MDU222.829.4尿素一般以铵态氮的形式存在，当铵态氮和硝化抑制剂一起使用时，铵态氮在土壤中长时间保持
20、较高浓度，便于作物对铵态氮的大量吸收。DMPP促进作物增产的原因可能与植物偏爱铵态氮营养有关，与硝态氮相比，作物吸收铵态氮消耗的能量少17，特别是在高铵态氮供应的情况下。铵态氮能直接用于蛋白质代谢，铵态氮对多胺、赤霉素、细胞分裂素也起着积极的作用18，能增加硝酸还原酶的活性19，在NH4+ 和NO3- 共存时更有利于合成2022。DMPP抑制土壤氨氧化过程的发生， 降低土壤中硝酸盐的含量，这对作物生长有一定的促进作用。2.4 苋菜产量及硝酸盐含量影响 由表4可见，使用硝化抑制剂DMPP可显著增加青菜中Vc 和氨基酸含量，与U相比，DU处理Vc 含量增加6.6%，氨基酸含量增加37.7%；MDU
21、比MU处理的Vc 含量增加13.5%，氨基酸含量增加25.6%，均达到显著水平。可溶性糖略有增加，但未达到显著水平。DMPP使用降低根际土壤的pH值，提高了其他营养元素的有效性，尤其是微量元素的有效性23，从而可能提高氨基酸含量；DMPP 降低土壤中硝酸盐的含量，硝态氮与铵态氮的比例越低则蔬菜硝酸盐含量越低24，这对作物品质改善有一定的促进作用。表4 苋菜中Vc、氨基酸、可溶性糖含量处理Vc（mg/kg）氨基酸（mg/kg）可溶性糖（g/kg）CK5.67.3568.5U36.97.8670.2DU39.510.8275.8MU33.97.5172.6MDU39.29.4373.53 结论与讨
22、论本试验结果表明，施用常规尿素和尿素添加有机肥后土壤氮素流失严重，短期内会使地下水硝态氮的浓度增加，对地下水有污染趋势，而使用DMPP 后，显著降低土壤氮素流失，地下水硝态氮的浓度接近于不施肥处理，土壤中氨氮的流失在前期有所增加，但由于土壤对氨氮的强吸附特性，迁移总量十分低，不会对地下水造成污染的风险。尿素添加DMPP和尿素添加有机肥和DMPP后均具有显著的氨氧化抑制作用，长时间有效延缓苋菜地土壤氨氮向硝态氮的转化，氮素纵向迁移明显降低，可减少32.5%50.6% 的无机氮进入地下水体，降低氮素向地下水体迁移的流失。本试验结果还看出，与常规尿素处理和尿素添加有机肥处理相比较，添加DMPP后的两
23、个处理能长时间有效地延缓菜地土壤氨氮转化为硝酸盐，能使苋菜中硝酸盐含量下降22.4%34.9%，其差异达显著水平；产量比常规尿素处理和尿素添加有机肥处理增加8.7%37%；可溶性糖含量略有增加，Vc、氨基酸含量显著提高。说明硝化抑制剂DMPP对蔬菜硝酸盐含量积累有较好的抑制效果。这可能是在硝化抑制剂DMPP的作用下，肥料中的氮以NH4+ 的形式在土壤中以较高浓度存在较长一段时间，在这种情况下，植物吸收大量的NH4+ - N而不是NO3- - N25。NH4+ 被植物吸收后立即参加有机氮合成，而 NO3- 则要先还原，这一过程需要消耗额外能量并在相应酶系参与下进行2627。这也可能是苋菜氨基酸含
24、量显著提高的原因。我们对常规尿素添加DMPP与尿素添加有机肥和DMPP作比较，结果表明前者比后者少23.6% 的土壤硝态氮流失和7% 的土壤氨氮流失；对于苋菜产量，前者比后者增产4.9%，硝酸盐含量减少2%，氨基酸含量增加14.7%，可溶性糖和Vc含量略高一点但未达到显著水平。说明常规尿素添加DMPP对土壤氮素流失和降低苋菜硝酸盐含量，提高苋菜产量品质具有很好的效果。而尿素添加有机肥和DMPP略低一筹的原因可能与有机肥施入土壤中发酵增加土壤微生物活动，改变土壤pH和理化性状从而影响硝化抑制剂的效果有关。因此，DMPP结合施用的高效技术值得关注。参考文献1 Insaf S, Mohamed AA
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37、研究员两位导师的悉心指导下完成的。在论文的选题、试验的设计、实施及最后论文的撰写无处不凝聚着两位导师的心血和汗水。两位导师渊博的学识 、严谨治学的敬业精神、诲人不倦的师长风范、求真务实的科研作风以及真诚宽厚的做人态度使我受益匪浅。在此我对两位导师致以崇高的敬意和衷心的感谢。感谢浙江省农科院环境资源与土壤肥料研究所的所有的老师、师兄、师姐在实验阶段提出的宝贵意见和在实验进展艰难时给予热情的帮助。特别感谢叶翠同学在实习期间给予的不少帮助。谨向各位表示深深的谢意！最后，我还要感谢我的家人对我学习给予的无限支持和无私奉献，感谢班主任史彩华老师对我的培养和帮助，还有四年来陪我一同走过的同学和朋友们的关怀，他们永远是我不断努力向前的强大后盾。
