自制脲酶抑制剂NBPT与Limus控氮效果对比探究

桑净净，曹奇领，庞世花，张自翔，宋 涛

(金正大生态工程集团股份有限公司/养分资源高效开发与综合利用国家重点实验室，山东 临沭 276700)

自制脲酶抑制剂NBPT与Limus控氮效果对比探究

桑净净，曹奇领，庞世花，张自翔，宋 涛*

(金正大生态工程集团股份有限公司/养分资源高效开发与综合利用国家重点实验室，山东临沭276700)

本实验旨在研究脲酶抑制剂N-丁基磷酰三胺(NBPT)是如何作用于尿素水解过程的以及本公司自制NBPT与Limus相比较控氮效果如何。 本文采用室内恒温恒湿模拟试验方法，在25℃黑暗条件下，在碱性土壤上培养，比较力谋士产品和自产NBPT、腐植酸尿素在相同尿素含量情况下，抑制脲酶的差异。结果表明：自产脲酶抑制剂NBPT和力谋士都能够有效抑制土壤脲酶活性，自制NBPT效果更好；自制NBPT与Limus对氨氧化过程基本无作用，但是腐植酸尿素在本阶段效果很好。

脲酶抑制剂；NBPT ；Limus；腐植酸尿素

氮肥是我国使用率最高的肥料之一，但是由于其利用率只有30%～40%左右[1]，未被植株吸收的氮不仅造成巨大的经济损失，同时也造成水体富营养化、酸沉降、温室效应和臭氧层破坏等全球性的环境问题[2]。尿素由于较高的氮含量而被广泛应用，氨挥发损失、硝态氮淋溶损失等因素是使用过程中存在的主要问题，使用脲酶抑制剂是解决这些问题、提高氮肥利用率的重要途径，因此，脲酶抑制剂引起了学者的广泛关注。已经发现的脲酶抑制剂有很多品种，其中包括磷酰三胺、苯基磷酰二胺及其衍生物、醌类、多羟酚类、腐植酸、硼酸、重金属等诸多种类，不同的脲酶抑制剂抑制机理不同，重金属化合物和醌类物质作用于脲酶蛋白中对酶促有重要作用的巯基，其抑制作用的效果与金属-硫化物和醌-硫化物复合体的解离能力呈反比[3-4]；酰胺类化合物的作用机理是该类化合物与尿素分子结构类似，与尿素竞争脲酶的结合位点，而且其与脲酶的亲和力极高，使得脲酶减少了作用于尿素的机会，达到了抑制脲酶水解的目的[5]。

在实际应用时，为了找到更高效的抑制剂，很多学者将其中的两种或三种以合理的配比进行组合，德国巴斯夫公司生产的Limus(力谋士)就是将N-丁基磷酰三胺(NBPT)和正丙基- 硫代磷酸三胺(NPPT)组合得到优质脲酶抑制剂商品，李欠欠博士深入研究了Limus，发现其对尿素氨挥发的减排效果可以达到65%～100%，可以提高氮肥利用率11～23个百分点[6]；但是也有学者不建议将多种抑制剂组合，因为组合后抑制效率没有增加[7]；国内外都有学者将脲酶抑制剂和硝化抑制剂混合使用，不同土壤类型抑制剂组合的效果有差异，在施用时需要因地制宜[8-120]。

脲酶抑制剂N-丁基磷酰三胺(NBPT)是抑制土壤中尿素水解最有效的化合物之一[11-12]，李君等将NBPT应用于新疆滴灌农业，在石灰性土壤的滴灌麦田中脲酶活性抑制率达到33.6%[13]；张文学等将NBPT应用于双季稻田，早、晚季稻田分别增产8.54%和12.87%[14]；彭玉净等发现在添加小麦秸秆稻田中添加NBPT通过延缓尿素水解显著降低了氨挥发损失，氨挥发总量降低53%[15]；Johnny Rodrigues Soares等对比了NBPT和NBPT、DCD混合物的控氮效果，用NBPT处理的尿素与纯尿素相比减少54%～78%的氨气挥发损失[16]；Alberto Sanz-Cobena等发现在尿素撒施时使用NBPT处理可以减少氨挥发77%～89%[17]；K.Dawar等在砂壤土上做实验，经过NBPT处理的尿素氨挥发率可以降低65%～69%，硝态氮损失减少36%～55%，N2O的排放减少7%～12%[18]；NBPT使用过程中受土壤质地、温度的影响很大，E.M.Kawakami研究了土壤受到盐胁迫时NBPT的表现，结果表明NBPT功能受到阻碍，不能用于类似盐分太高的土壤[19]。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

供试土壤为河南大蒜碱性土，土壤各项理化指标如表1。供试产品有：腐植酸尿素(尿素含量≥45%，腐植酸≥0.1%)，由本公司自产；力谋士，巴斯夫股份公司生产；NBPT(含量≥95%)，本公司实验室自产。

表 1 供试土壤基本理化性状

1.2 实验设计

脲酶抑制剂添加量为尿素纯N量的0.50%。尿素用量分别为N 466 mg/kg，设置4个处理：(1)单施尿素处理(CK)；(2)腐植酸尿素处理(HU)；(3)力谋士+尿素处理(BU)；(4)自产NBPT+尿素处理(NU)。每个处理3次重复。

1.3 测定方法

2 结果与分析

2.1 脲酶抑制剂对土壤尿素态氮的影响

由图1可知，单施尿素处理(CK)和腐植酸尿素处理(HU)中的尿素6d水解完毕，而BU和NU中的尿素23d才水解完毕，比CK多了17d，可见，脲酶抑制剂在尿素态氮水解的过程中起着很重要的作用，可以有效延缓尿素的水解速度。

NU和BU的曲线基本一致，说明自制的NBPT产品效果可与外购产品平齐。

另外，CK处理的起始尿素态氮的浓度较其他处理的值偏小，应该是试验误差所致。

图1 土壤中尿素态氮含量的动态变化

图2 土壤中含量的动态变化

图3 土壤中含量的动态变化

3 结论

本公司生产的脲酶抑制剂NBPT和外购力谋士产品都能够有效抑制土壤脲酶活性、延缓尿素的水解，起作用的阶段是在尿素氮水解为铵态氮这个过程，自制NBPT效果更佳，二者对尿素氮水解为铵态氮后的氧化阶段作用不大。

脲酶抑制剂发挥作用受土壤pH，土壤质地，水分，有机质含量，气候条件，施肥数量与方式等多种因素影响[20]，实际应用时，应因地制宜，高效提高氮肥利用率。

[1] 孙庆元，张雪崧.土壤脲酶抑制剂正丁基硫代磷酰三胺的作用基团研究[J].土壤,2007,39(3):492-495.

[2] 余志敏，袁晓燕，施卫明.面源污染水治理的人工湿地治理技术[J].中国农学通报，2010,26(3)：264-268.

[3] 周礼恺.土壤脲酶活性和土壤中氮转化[J].土壤学进展，1984,1(3):1-9.

[4] VAN CLEEMPUT O, WANGZHENGPING. Urea transformation and urease inhibitors[J].Trends in soil,1991(1):45-52

[5] 隽英华，陈利军.脲酶/硝化抑制剂在土壤N转化过程中的作用[J].土壤通报，2007,38(4)：774-780 .

[6] 李欠欠.脲酶抑制剂Limus对我国农田氨减排及作物产量和氮素利用的影响[D].北京：中国农业大学，2014.

[7] Frauke Hagenkamp - Korth. Reduction of ammonia emissions from dairy manure using novel urease inhibitor formulations under laboratory conditions [J]. Biosystems Engineering 2015,130:43-51.

[8] 邢 卫，陈利军.NBPT与DMPP不同剂量组合对尿素氮转化的影响[J] .土壤通报， 2008 , 39 (4) :896-899.

[9] Kang Ni , Andreas Pacholski . Ammonia volatization after application of urea to winter wheat over 3years affected by novel urease and nitrification inhibitors[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2014 (197):184-194.

[10] 傅 丽，苏 壮.脲酶抑制剂(NBPT)与不同硝化抑制剂组合对土壤尿素氮转化的影响[J].沈阳农业大学学报，2010,41(3)：339-341.

[11] 周 旋，吴良欢.新型磷酰胺类脲酶抑制剂对不同质地土壤尿素转化的影响[J].应用生态学报，2016,27(12)：4003-4012.

[12] Qi Xiaoli. Improvement of early seeding growth of dry direct-seeded rice by urease inhibitors application[J].AJCS,2012(6):525-531.

[13] 李 君.氮肥增效剂(NBPT/Nitrapyrin)对土壤氮素转化及滴灌麦田N2O排放的影响[D].新疆：石河子大学，2014:1-63.

[14] 张文学，孙刚.双季稻田添加脲酶抑制剂NBPT氮肥的最高减量潜力研究[J].植物营养与肥料学报，2014,20(4)：821-830.

[15] 彭玉净，田玉华.添加脲酶抑制剂NBPT对麦秆还田稻田氨挥发的影响[J].中国生态农业学报，2012，20(1)：19-23.

[16] Johnny Rodrigues Soares.Ammonia volatilization losses from surface-applied urea with urease and nitrification inhibitors[J].Soil Biology&Biochemistry ,2012(52):82-89.

[17] Alberto Sanz-Cobena.Effect of water addition and the urease inhibitor NBPT on the abatement of ammonia emission from surface applied urea[J]. Atmospheric Environment , 2011(45):1517-1524.

[18] Dawar K.Urease inhibitorreduces N losses and improves plant-bioavailability of urea applied in fine particle and granular forms under field conditions[J].Agriculture, Ecosystems and Environment,2011(144):41-50.

[19] Kawakami E M.Nitrogen assimilation and growth of cotton seedlings under nacl salinity and in response to urea application with NBPT and DCD[J].J Agro Crop Sci,2013,199(2):106-117.

[20] 柯爱飞，王趁义.脲酶抑制剂的研究现状与展望[J].安徽农业科学，2009 37(23)：10883-10884 ,10981.

(本文文献格式：桑净净，曹奇领，庞世花，等.自制脲酶抑制剂NBPT与Limus控氮效果对比探究[J].山东化工，2017，46(16)：113-115.)

How Does Self-produced Urease Inhibitor NBPT Compare with Limus?

Sang Jingjing, Cao Qiling ,Pang shihua, Zhang Zixiang，SongTao*

(Kingenta Ecological Engineering Group Co., Ltd/State Key Laboratory of Nutrition Resources Integrated Utilization,Linshu, 276700,China)

The aim of this study was to find out which process is effected in urea hydrolysis process by using urease inhibitor N - (n-butyl)thiophosphoric triamide (NBPT) and which is better comparing NBPT and Limus. This experiment was carried out at constant temperature and humidity simulation , under the condition of 25 ℃ dark, on the alkaline soil, compared N-use efficiency between Limus and self- produced NBPT and humic acid urea at the same N-urea content. It could be concluded that both self- produced NBPT and Limus can effectively restrain soil urease activity , but NBPT is better. Both NBPT and Limus play a minor role at the ammonium oxidation process but humic acid urea works well.

urease inhibitors;NBPT; limus;humic acid urea

S147.2; S143.1+6

：A

：1008-021X(2017)16-0113-03

2017-06-06

同步营养水稻专用控释肥研究与开发 英德市科技发展计划 英经信字[2014]65号；精准施肥信息化关键技术集成与示范 山东省自主创新专项资助项目(2012CX90202)。

桑净净，(1985—)，女，山东泰安人，硕士，主要从事功能型肥料研发及施肥研究；通信作者：宋 涛(1982—)，山东潍坊人，博士，Email:songtao@kingenta.com。