两种新型尿素对土壤脲酶及油菜生长的影响

乔鹏明，洪坚平，谢英荷，李元

（山西农业大学 资源环境学院，山西 太谷030801）

据联合国粮农组织（FAO）统计，化肥的增产作用约占世界农作物增产的50%。我国粮食增产中化肥的作用达40%～60%［1］。由于氮肥在作物增产中的重要作用，生产中化肥施用量越来越高，自1995年以来，我国粮食产量随着施氮量的增加而大幅度增长，但单位化肥的粮食增产量随着施肥的增大而明显递减［2］。随着氮肥的大量施用，不仅难以达到作物高产高效的目的，而且对环境造成不良影响。部分地区氮肥淋洗造成地下水硝酸盐污染，已超过饮用水NO3－＜20 mg·L－1的国际标准，NO3－含量甚至高达300 mg·L－1［3］。因此，提高氮肥利用率，减少养分损失和降低环境污染是现今氮肥施用的基本要求。

尿素是世界上使用最多的氮肥品种，在提高作物产量、培肥土壤肥力等方面起到了积极的作用［4］，但是利用率低［5］，所以，新型尿素成为人们研究的热点。市场上销售的尿素合格品含有有效氮养分46%。永济中农化工有限公司以尿素为原料添加不同的人工合成酶，制成了新型尿素，其中添加金属蛋白酶制成了多肽尿素，添加金属蛋白酶、非金属蛋白酶、氧化还原酶、转移酶等人工合成酶制成了多酶金尿素。

目前国内对于缓控释尿素的研究报道比较多，但对于其他种类的新型尿素研究报道很少。本试验对永济中农化工有限公司提供的两种新型尿素多肽尿素和多酶金尿素进行了试验，以初步了解该种肥料的肥效及其推广价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

盆栽试验在山西省太谷县山西农业大学资源环境学院实验站塑料大棚内进行。试验土壤取自本试验站内耕地的表层土，风干后，粉碎过3 mm筛，称取5.0 kg于盆钵中。盆钵规格为上部直径25 c m，下部直径17 c m，高30 c m。供试土壤基本理化性状为：p H 7.89，有机质含量 16.56 g·kg－1，碱解氮89.2 mg·kg－1，速效磷40.79 mg·kg－1，速效钾80.97 mg·kg－1。供试品种为“五月蔓”油菜。供试尿素是永济中农化工有限公司生产的3种尿素：多肽尿素、多酶金尿素和普通尿素（简称“普尿”）。尿素含氮均为46.2%。

1.2 试验设计

试验设3种不同尿素与4种施肥水平，完全方案设计，共13个处理（包括对照处理），每个处理3次重复，共39个盆，随机区组排列。3种不同尿素分别是多肽尿素、多酶金尿素和普尿。4种施肥水平分别为314.6 kg·h m－2、639.2 kg·h m－2、964.0 kg·hm－2、1288.6 kg·hm－2。每盆均施磷肥和钾肥，磷肥均采用过磷酸钙肥，含P2O516%，用量666.0 kg·h m－2，钾肥均采用硫酸钾肥，含 K2O 45%，用量2400 kg·hm－2。肥料全部作为基肥施用。供试油菜于2012年7月10日开始育苗，2012年7月28日栽种，2012年9月3日收获。

1.3 测定项目与方法

在油菜收获时，测定油菜产量。同时采集植株样本，测定油菜样本的硝酸盐含量和Vc含量。

Vc含量的测定：2、6－二氯靛酚滴定法［6］。硝酸盐（NO3－）的测定：水杨酸法［7］。

在油菜收获后，采集1次土样，测定土壤尿酶活性。

脲酶活性的测定方法采用苯酚钠比色法［8］。肥料回收效率计算：氮肥回收效率＝［（施氮肥区植株氮积累量－不施肥区植株氮积累量）／施氮量］×100%［9］

1.4 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel和SAS8.1统计软件进行统计分析，多重比较采用Duncan法检验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同尿素及用量对油菜土壤脲酶活性的影响

脲酶是一种作用于线型酰胺键的水解酶，能催化尿素和有机氮转化，有利于NH4＋－N的形成［10］。

由表1可见，同种尿素，不同用量处理之间脲酶活性随着尿素用量的增加而升高。各尿素1288.6 kg·h m－2处理时，脲酶活性最高，且与其他用量处理差异显著。与普尿相比，在同一用量水平时，多肽尿素处理和多酶金尿素处理均降低了土壤脲酶活性且差异显著；其中，在314.6 kg·h m－2处理时，使用多肽尿素和多酶金尿素比使用普尿土壤脲酶活性降幅最大，降幅分别为59.5%和67.3%。

表1 不同尿素及用量对土壤脲酶活性的影响Table 1 Effect of different urea and using thickness concentrations on soil urineenzy me activity

2.2 不同尿素及用量对油菜Vc的影响

Vc是人类和动物维持生长、繁殖和保证健康所必需的营养物质。而人类自身已丧失了Vc的合成能力，必须从食物中摄取。［11］

由图1可见，同种尿素，不同用量处理之间Vc含量随着尿素用量的增加先增加后降低。多肽尿素和多酶金尿素在964.0 kg·h m－2处理时油菜Vc含量达到最高。与普尿相比，在同一用量水平时，多肽尿素处理和多酶金尿素处理均提高了油菜Vc含量且差异显著。其中，多肽尿素和多酶金尿素在用量964.0 kg·h m－2处理时，油菜Vc含量最高，与普尿相比，油菜Vc含量显著提高了，提高幅度分别为25.5%和16.4%。

图1 不同尿素及用量对油菜Vc的影响Fig.1 Effect of different urea and using thickness concentrations on Vc of rape

2.3 不同尿素及用量对油菜硝酸盐含量的影响

硝酸盐是衡量蔬菜品质的一个重要指标，所有蔬菜都含有硝酸盐，有资料表明，人体吸收的硝酸盐81.2%来自蔬菜，硝酸盐在人体内富集到一定程度就会产生很大危害，甚至导致癌症发生［12］。

由图2可见，同种尿素各处理油菜硝酸盐的含量随着尿素用量的增加，硝酸盐含量也增加，这与王朝辉等［13］的研究结果相似。其中多肽尿素和普尿处理随着用量增加，硝酸盐含量增加很明显，差异显著，而多酶金尿素随着用量增加，硝酸盐含量增加较少，差异不显著。

尿素用量314.6 kg·h m－2时的各处理油菜硝酸盐含量差别较小，差异不显著；在尿素用量639.2kg·h m－2时，多酶金尿素和普尿处理油菜硝酸盐含量比多肽尿素处理少，且差异显著；在尿素用量964.0 kg·h m－2和1288.6 kg·h m－2处理时，多酶金尿素处理油菜硝酸盐含量最少，比普尿显著地降低油菜中硝酸盐的含量，降幅分别为12.2%和18.6%，而多肽尿素处理比普尿处理增加了硝酸盐的含量，增幅分别为9.3%和22.9%。

图2 不同尿素及用量对油菜硝酸盐的影响Fig.2 Effect of different urea and using thickness concentrations on the nitrate of rape

2.4 不同尿素及用量对油菜产量的影响

由图3可见，油菜的产量随着尿素不同的用量表现出显著性差异。施用尿素比不施用尿素油菜的产量增产很明显，产量表现差异显著。多肽尿素、多酶金尿素在尿素用量964.0 kg·h m－2时，油菜产量均最高，其产量与其他施用浓度下油菜的产量差异均显著。

图3 不同尿素及用量对油菜产量的影响Fig.3 Effect of different urea and using thickness concentrations on the yield of rape

与普尿相比，在同一用量水平时，油菜的产量随着所使用的尿素种类的不同，差异显著。尿素用量为314.58 kg·h m－2时，多肽尿素和多酶金尿素处理油菜产量降低；在尿素用量639.2 kg·h m－2时，多肽尿素处理油菜产量降低了4.3%，多酶金尿素处理油菜产量提高了19.4%；在尿素用量964.0 kg·h m－2时，多肽尿素处理油菜产量提高了48.4%，多酶金尿素处理油菜产量提高了69.3%；在尿素用量1288.6 kg·h m－2时，多肽尿素处理油菜产量提高了32.12%，多酶金尿素处理油菜产量提高了93.5%。在尿素用量964.0 kg·h m－2时，多肽尿素和多酶金尿素处理的油菜产量最高。

2.5 不同尿素及用量对尿素氮肥回收率的影响

由表2可见，同种尿素不同用量处理，肥料回收率均为先增大后减小，各处理差异显著。同用量不同肥料处理，多肽尿素和多酶金尿素处理比普尿处理肥料回收率均高，各处理差异显著。其中，与普尿相比，多酶金尿素处理为639.2 kg·h m－2时，比普尿处理肥料回收率提高最大，提高了17.08%；多肽尿素处理在964.0 kg·h m－2时，比普尿处理肥料回收率提高最大，提高了13.69%。

表2 不同尿素及用量对尿素肥料回收率的影响Table 2 Effect of different urea and using thickness concentrations on urea fertilizer recovery rate

3 讨论

侯彦林等［14］研究认为，随着施肥量增加脲酶活性增大，但大于某一施肥量时，脲酶活性随施肥量增加而下降，在施肥量很大时，几乎检测不到脲酶活性。本试验的研究结果与其类似，随着施肥量的增加，脲酶活性增加，但是由于本试验所设肥料用量梯度较少，没有重现其后面的研究成果。本试验研究还发现，与普尿相比，多肽尿素和多酶金尿素的使用能降低土壤脲酶活性，这可能是这两种新型尿素种添加的酶成分起了作用，但其具体机理还不清楚，需要进一步的研究。

杨文平等［12］研究认为，适量增施氮肥能提高蔬菜中Vc含量，但用量过高则会产生负效应。本试验同一肥料不同用量处理亦符合此规律，同种尿素，随着使用量的增多，油菜Vc含量随之提高，但当肥料使用量高于964.0 kg·h m－2时，油菜Vc含量反而降低。本试验研究还发现，与普尿相比，多肽尿素和多酶金尿素的使用能提高油菜Vc含量，但其具体机理还不清楚，需要进一步的研究。

王朝辉等［13］研究认为氮肥用量与蔬菜硝酸盐含量呈正相关。本试验研究结果符合此规律，同种尿素，随着尿素使用量的增加，油菜硝酸盐的含量也相应增加。本试验研究还发现，与普尿相比，在尿素使用量相同时，多肽尿素的使用不能降低油菜硝酸盐的含量，多酶金尿素在用量较低时不能降低油菜硝酸盐含量，而在用量较高时能降低油菜硝酸盐含量。这可能是由于多肽尿素中仅添加了金属蛋白酶，不能促进油菜体能N的代谢，而多酶金尿素由于添加了金属蛋白酶、非金属蛋白酶、氧化还原酶、转移酶等很多人工合成的酶，其中有直接或间接促进油菜体内N素代谢的酶，在多酶金尿素用量少时，不能进入油菜体内，而用量较高时，能进入油菜体内，从而降低了油菜体内硝酸盐含量。

油菜产量和肥料回收率是说明肥料效益最直观的指标。本试验多酶金尿素和多肽尿素与普尿相比，均显著提高了油菜的产量和肥料回收率。这可能是由于多肽尿素和多酶金尿素中添加了酶成分，这些酶成分进入土壤及油菜体内的综合效用提高了油菜的产量，提高了肥料回收率，但其具体机理还不清楚，需要进一步的研究。

4 结论

综合各个试验指标可知，与普尿相比，多肽尿素在用量964.0 kg·h m－2时效果最高，降低脲酶活性 51.9%，提高 Vc含量 23.5%，提高产量48.4%，提高肥料回收率13.69%，但是硝酸盐含量没有减低反而增加9.2%；多酶金尿素在用量964.0 kg·h m－2时效果最好，降低脲酶活性34.4%，提高 Vc含量16.4%，降低硝酸盐含量12.2%，提 高 产 量 69.3%，提 高 肥 料 回 收 率16.18%。

与普通尿素相比，多酶金尿素这种新型肥料的施用，能显著地提高作物的营养品质，提高肥效，是具有一定的研究和推广价值的。多肽尿素的使用不能降低反而提高了油菜硝酸盐含量这一方面，应进一步改善。由于多肽尿素和多酶金尿素都是新型肥料，本试验仅进行了一些基础研究，加入普尿中的各种酶的具体作用有待于进一步深入研究。

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