脲酶、硝化抑制剂综述.

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硝化抑制剂的机理

硝化抑制剂的机理

硝化抑制剂的机理
硝化抑制剂的机理主要是通过抑制铵态氮转化为硝态氮的过程,从而提高肥效,并减少硝态氮和亚硝态氮的淋溶和反硝化的氮肥损失。

硝化抑制剂的作用原理是:氮肥施入土壤后,在土壤微生物的作用下,进行硝化作用,即由铵态氮转化为硝态氮的过程。

硝化抑制剂的主要作用就是抑制这一过程,从而使得施入土壤中的氮素大部分以铵态氮形态存在,降低了土壤中硝态氮的含量。

同时,由于硝态氮是土壤中反硝化作用的底物,硝化抑制剂降低了硝态氮的含量,也即抑制了反硝化作用,从而减少氮肥的损失。

硝化抑制剂的作用机理不尽相同,概括来讲,抑制途径主要包括:
抑制土壤中的亚硝化、硝化、甚至反硝化过程,从而阻碍了NH4+向NO2-、NO3-转化过程。

通过减少硝态氮在土壤中的生成和累积,从而减少氮肥以硝态氮形式的损失及对生态环境的影响。

通过抑制氨氧化过程中酶的活性,或者氨氧化细菌的生长来抑制硝化作用的。

不同硝化抑制剂作用机理不尽相同,具体如下:
氰胺类、含氮杂环化合物、含硫化合物、烃类及其衍生物等都是常见的硝化抑制物。

废水中氨氮以非离子氨和离子氨两种状态存在,而氨单加氧酶是氨氧化过程中关键酶之一,能利用非离子氨,而不能利用离子氨。

土壤pH、温度和溶解氧等都是影响硝化作用的重要因素。

两种硝化抑制剂对黄瓜种子萌发的影响

两种硝化抑制剂对黄瓜种子萌发的影响

黄瓜作为一种广受欢迎的蔬菜,其口感佳、维生素含量高,一直以来市场需求量都很大[1]。

黄瓜在我国各地广泛种植,在许多地区采用的是温室或塑料大棚栽培方式。

据了解,目前市售黄瓜大多在栽种时,施加氮肥的同时也添加了硝化抑制剂,一方面可以增加作物产量,降低硝酸盐含量,提高作物品质;另一方面也可以抑制土壤细菌硝化作用,减少氮肥损失,提高环境效益。

采用这种生产方法,不仅对消费者健康有益,提高种植户收入,还可以减轻环境压力,有利于生态建设。

双氰胺(DCD )和3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP )是农业生产上常用的两种硝化抑制剂[2-3],其在增加农作物产量、提高农作物品质和改善土壤生态等方面的作用,国内外学者已开展了大量研究,取得了很多成果。

伍少福等[4]在大田种植中,施用添加了DMPP 的复合肥,对黄瓜、西瓜产量及营养品质有很大提高,且对不同西瓜品种的作用效果不同。

温室栽培黄瓜时,赵欧亚等[5]在农民习惯施肥量基础上,添加了氮肥用量20%的DCD ,其黄瓜品质和产量均得到显著提高;另外,张琳等[6]种植时配施含DCD 的氮肥,发现可明显减少温室气体N 2O 排放量,氮素流失减少,氮肥在土壤中留存时间延长;赵婉伊等[7]将硝化抑制剂与脲酶抑制剂配合使用,发现黄瓜生长过程中,除产量提升外,氮素可以缓慢释放,矿物质利用率也得到提高。

同时也有学者研究发现,当硝化抑制剂的施用浓度过高时,会对作物幼苗产生种种危害[8-10]。

上述研究中,硝化抑制剂作为添加剂直接使用,是否会产生负面影响仍不明确,因此明确硝化抑制剂收稿日期:2021-12-07基金项目:江苏省大学生实践创新训练计划项目(202010323015Z )。

作者简介:刘昌森(1999—),男,江苏淮安人,主要从事植物营养与生理方面研究。

E-mail:******************* 。

*为通信作者,E-mail:***************.cn 。

刘昌森,周欢,周辰炎,等.两种硝化抑制剂对黄瓜种子萌发的影响[J ].南方农业,2022,16(7):91-95.两种硝化抑制剂对黄瓜种子萌发的影响刘昌森,周欢,周辰炎,范良苗,唐凡,胡欣朦,王佩玉,杨文杰*(江苏省区域现代农业与环境保护协同创新中心/淮阴师范学院,江苏淮安223300)摘要双氰胺(DCD )、二甲基吡唑磷酸盐(DMPP )是在农业生产上广泛使用的硝化抑制剂,有助于提高氮肥的利用率。

硝化抑制剂DMPP在肥料上的应用3100字

硝化抑制剂DMPP在肥料上的应用3100字

硝化抑制剂DMPP在肥料上的应用3100字博士,云南民族大学化学与生物技术学院教授、硕士生导师,植物营养与新型肥料研究所所长,主要从事植物营养与施肥技术研究。

曾参与和主持多项国家级和省部级农业项目,在云南民族大学期间主持云南云南省自然科学基金项目2项、中德国际合作项目1项、国家十二?五专项子项目1项等。

在国内外学术刊物Plant and Soil、《中国农业科学》、《华北农学报》、《植物营养与肥料学报》、《中国土壤与肥料》等专业期刊发表论文数十篇,出版《作物营养诊断与合理施肥》专著一部。

毕业/2/view-12020403.htm导读:硝化抑制剂(DMPP)通过一定工艺添加到氮肥中,抑制铵态氮的硝化过程,延长肥效性、增加稳定性,不仅可提高作物产量、节约肥料成本,还可降低肥料残留量、减轻对环境的污染。

恩泰克是一种添加了硝化抑制剂的肥料,已在多地、多种作物上试验示范,增产效果明显。

氮是作物生长发育过程中必不可少的营养元素之一,可促进作物生长、提高作物产量,对促进现代农业生产快速发展具有非常重要的作用。

随着人口增长,人们对粮食的需要更加迫切,氮肥的需求量和施用量不断增加,但是氮肥的实际利用率却不断下降,目前我国氮肥当季利用率只有30%~40%,而在欧洲、南美以及北美一些发达国家,氮肥利用率可以达到70%。

过量施用氮肥、氮肥利用率低下既影响氮肥的增产效应,还通过硝化及反硝化作用以淋溶、径流方式及气体挥发等途径损失进入到环境中,造成肥料大量浪费、水体富营养化、土壤退化、生物多样性减少、病虫害加剧、土壤酸化以及温室气体排放增加。

1 硝化抑制剂中华人民共和国化工行业标准将硝化抑制剂定义为在一段时间内通过抑制亚硝化单胞菌属活性,从而减缓铵态氮向硝态氮转化的一类物质。

而经过一定工艺加入脲酶抑制剂和(或)硝化抑制剂的肥料,施入土壤后能通过脲酶抑制剂抑制尿素的水解,和(或)通过硝化抑制剂抑制铵态氮的硝化,使肥效期得到延长的一类含氮素肥料定义为稳定性肥料。

化肥硝化抑制剂

化肥硝化抑制剂

硝化抑制剂编辑词条中文名硝化抑制剂别称氮肥增效剂外文名nitrification inhibitor ;类型添加剂目ﻫ录•1简介•2常用得硝化抑制剂•3硝化抑制剂得农业效应研究•4试验主要结果如下简介编辑它们能够选择性地抑制土壤中硝化细菌得活动,从而阻缓土壤中铵态氮转化为硝态氮得反应速度。

铵态氮可被土壤胶体吸着而不易流失,但就是在土壤透气条件下,铵态氮在微生物作用下可转化为硝态氮,该过程称硝化。

反应得速度取决于土壤湿度与温度。

低于10°C时,硝化反应速度很慢;20°C以上时,反应速度很快、除水稻等某些作物在灌水条件下能够直接吸收铵态氮外,多数作物吸收硝态氮、但硝态氮在土壤中容易流失,合理使用硝化抑制剂以控制硝化反应速度,能够减少氮素得损失,提高氮肥得利用率、通常硝化抑制剂要与氮肥混匀后再施用。

硝化抑制剂除有减少氮肥损失、提高氮肥利用率而增加产量得作用外,还可降低农作物中亚硝酸盐含量,提高农作物品质,减少施肥量过高时对土壤、地下水与环境得污染。

但在某些情况下,硝化抑制剂对作物得增产效果不够稳定。

硝化抑制剂有2-氯-6—(三氯甲苯)吡啶(又称西吡),代号为(P)、脒基硫脲(ASU)、双氰胺(DCD)、2—甲基-4,6-双(三氯甲苯)均三嗪(MDCT)、2—磺胺噻唑(ST)等。

例:硝化抑制剂含量%≥ 99.5水分%≤ 0.30灰分%≤0.05熔点°C 209—212含钙量(ppm)≤350性状白色晶体,相对密度1、40,熔点202—212°C,溶于水与乙醇,微溶于乙醚与苯。

干燥时性能稳定,不可燃。

用途添加到化肥中作为硝化抑制剂使用。

常用得硝化抑制剂编辑常用得硝化抑制剂有:①商品名为N-Serve得硝化抑制剂,就是2—氯-6-(三氯甲基)吡啶,施入土壤得最低浓度为0.5~10ppm时,有效时间为6周;②叠氮化钾(含2%~6%得硝酸钾)可溶于无水氨中施用;③日本商品名为AM得硝化抑制剂就是2—氨基-4—氯—9-甲基吡啶。

脲酶在生物工程中的应用

脲酶在生物工程中的应用

生物技术通报BIOTECHNOLOGY BULLETIN2009年第3期·综述与专论·收稿日期:2008-11-13基金项目:“十一五”奶业国家科技支撑计划(2006BAD12B08,2006BAD04A10)作者简介:赵圣国(1984-),硕士研究生,研究方向:瘤胃微生物及酶学通讯作者:王加启,研究员,博士生导师,主要从事反刍动物营养和牛奶质量改良研究;E -mail :wang -jia -**********脲酶(urease ),又称尿素酶或酰胺水解酶,编号为EC 3.5.1.5,是人类首次获得晶体的镍离子金属酶。

它能催化尿素水解,产生二氧化碳和氨,其催化反应速度是常规化学催化的1014倍。

在自然界中,很多生物体都能合成脲酶,如细菌、植物和真菌。

脲酶有助于植物和微生物体利用内源性和外源性尿素作为氮源,并能将分解产生的氨合成机体蛋白质[1]。

脲酶能够参与植物系统氮转运通路和毒素的伤害[2];参与反刍动物尿素再循环系统;还能引起人类和动物的胃肠道感染疾病的发生,如幽门螺杆菌脲酶导致胃炎,能引起尿路感染并诱导产生尿结石[3]。

因此,很多研究是针对如何寻找脲酶抑制剂,来抑制脲酶活性,保护机体感染或提高机体对氮的利用率。

同样脲酶蛋白自身的用途也非常广泛,尤其是近年来固定化脲酶技术大发展,极大的拓宽了脲酶的应用范围。

目前脲酶蛋白广泛应用于医学生化检测、工业制造和环境保护中。

现就脲酶蛋白在化学和临床分析、环境保护、生物医药工程、食品饮品和太空飞船水循环中的应用作一综述。

1固定化脲酶游离脲酶由于活力不易保持、难于重复利用和脲酶在生物工程中的应用赵圣国1,2王加启1刘开朗1李旦1于萍1卜登攀1魏宏阳1周凌云1李发弟2(1中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室,北京100193;2甘肃农业大学动物科学技术学院,兰州730070)摘要:脲酶是一种高效的尿素分解催化剂,化学反应速度是常规化学催化的1014倍,广泛应用于工业、农业和医药行业。

脲酶——精选推荐

脲酶——精选推荐

脲酶随着膨化技术在饲料⼯业中推⼴普及,越来越多的饲料⽣产商在配⽅中使⽤膨化⼤⾖粉,与其它蛋⽩资源⼀样,⼤⾖的适度熟化⾮常重要,熟化程度低会含抗胰蛋⽩酶等营养抑制因⼦,熟化度过⾼⼜会导致氨基酸利⽤率低。

判断膨化⼤⾖粉是否合格的主要指标是脲酶活性。

脲酶活性是指:在30±5℃和PH值等于7的条件下,每分钟每克膨化⼤⾖分解尿素所释放的氨态氮的毫克数。

脲酶本⾝⽆营养意义,但它与抗胰蛋⽩酶的含量接近,并且遇热变性失活的程度与抗胰蛋⽩酶相似,因此,尿酶活性⽤来作为膨化⼤⾖加热是否合适的间接估测指标。

脲酶活性没有负值,最低为0。

在我国现⾏的国标推荐值为0.3,在美国⼀般认为以不超过0.2为宜,并且针对⽇粮中有尿素的反刍动物⽽⾔不得超过0.12,当然对于家禽和猪0.3或稍⾼都可以接受。

国内很多⼤企业⼀般均采⽤0.2。

实验室定量测定脲酶活性的⽅法较复杂,有滴定法和pH增值法两种,已有研究表明两者对同⼀样品测得的数值也不相等。

⽬前国内绝⼤部分企业都采⽤快速⽽简单的简易判定⽅法定性地估测脲酶活性,⼀般来说,主要有如下两种⽅法。

⼀.液态法1.原理:⼤⾖制品中的脲酶可使尿素分解成氨,会使酚红指⽰剂改变颜⾊。

2.试剂2.1尿素:GB696,分析纯。

2.2酚红指⽰剂2.2.1称取0.1g酚红,加1.43mL0.1mol/L氢氧化钠溶液,在研钵中研磨以促溶解;2.2.2转移⾄250mL定量瓶中,加蒸馏⽔⾄刻度,摇匀备⽤。

3.操作⽅法3.1取0.2g粉末样品,置于25mL⽐⾊管中。

3.2加0.02g尿素,加酚红指⽰剂2滴,再加⽔20mL,充分摇匀15s。

3.3记录粉红⾊出现时间,并根据时间判断尿酶活性,颜⾊出现时间应少于15min。

颜⾊出现时间脲酶活性1min 极强1~5min 强5~15min 稍有15min ⽆同时作空⽩对照试验。

样品空⽩(不加尿素)及试剂空⽩(不加样品),只有上述空⽩正常时,即酚红指⽰剂不改变颜⾊,试验结果才是可靠的。

土壤氮循环相关酶

土壤氮循环相关酶

土壤氮循环相关酶
以下是一些土壤氮循环相关的酶:
1. 固氮酶:固氮酶是负责将大气中的氮气转化为氨态氮的酶。

它存在于一些固氮微生物中,如根瘤菌和蓝藻等。

固氮酶的活性对于土壤中氮的固定和供应至关重要。

2. 硝化酶:硝化酶包括氨氧化酶和亚硝酸氧化酶,它们分别将氨态氮和亚硝酸盐转化为硝酸盐。

硝化酶主要存在于硝化细菌中,对于将氨态氮转化为植物可利用的硝酸盐起到关键作用。

3. 反硝化酶:反硝化酶用于将硝酸盐还原为氮气或其他气态氮化合物。

反硝化酶存在于一些反硝化细菌中,它们在缺氧条件下进行反硝化作用,将硝酸盐还原为氮气释放到大气中。

4. 脲酶:脲酶是一种能够催化尿素水解为氨和二氧化碳的酶。

它在土壤中分解尿素,将尿素转化为植物可利用的氨态氮。

5. 硝酸还原酶:硝酸还原酶是一种将硝酸盐还原为亚硝酸盐的酶。

它在一些微生物和植物中存在,参与硝酸盐的还原和同化过程。

脲酶抑制剂在反刍动物饲养中的应用

脲酶抑制剂在反刍动物饲养中的应用

脲酶抑制剂在反刍动物饲养中的应用云南农业大学动科院营养实验室510-畜牧人论坛网友:东方-159********(24小时开机)1、尿素在饲料中的使用和存在的问题牛羊等反刍动物有独特的消化系统,能充分利用青绿饲料、农副产品等饲料来生产肉、奶畜产品而日益受到畜牧业的重视。

但这些非常规饲料资源营养上不平衡,造成我国反刍动物的生产发展缓慢,以粗饲料为主的日粮满足了家畜的能量需要,但蛋白质需要量不足。

目前,普遍采用尿素作为非氮白蛋添加在反刍动物饲料之中,因为反刍家畜瘤胃能产生很强的尿酶,尿素进入后很快地被尿酶水解,产生氨和二氧化碳,氨在瘤胃微生物的作用下生成微生物蛋白而被动物消化吸收。

所以,在反刍动物饲养中,大力推广应用尿素是一条缓解蛋白饲料紧缺价高的有效途径。

但是在反刍动物饲料中单纯添加尿素却存在着很大的问题。

由于瘤胃内控制尿素分解速度的脲酶活性过高,导致了瘤胃微生物分解尿素的速度比利用速度快4倍,产生的大量氨不能被利用,并通过肠壁进入血液,使血液中酸碱平衡发生变化,神经系统受影响,易造成家畜的氨中毒,严重时会死亡,尤其是食入尿素后不能立即饮水,以防止加快尿素分解速度时更易中毒。

所以,尿素的利用效率只有60%,远低于豆饼的90%,较低的利用率和可能的中毒危险等因素都影响了尿素饲料的应用。

2、脲酶抑制剂的作用及应用如何降低脲酶活性,控制尿素速度,是避免反刍动物氨中毒和提高尿素利用率的重要措施。

脲酶抑制剂是降低脲酶活性的专用物质,可抑制反刍动物瘤胃微生物脲酶活性,减慢氨氮释放速度,使瘤胃微生物有平衡的氨氮供应,从而提高反刍动物对氨的利用率,避免氨中毒,增加微生物蛋白质的合成量,使反刍动物对氨的利用率提高,在降低日粮中蛋白质水平,节约蛋白质饲料的同时,增加了肉、奶的产量。

脲酶抑制剂即降低了饲养成本,又增加了经济效益,是反刍动物一种理想的饲料添加剂。

脲酶抑制剂的推广应用己被列为国家农业部和国家科技部的推广项目,成为跨世纪新技术的重点工程之一。

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引言1.2缓控释肥料1.2.1 缓控释肥料分类缓控释肥料主要分为三类:1)通过化学方法改变肥料的结构而产生的缓控释肥料,主要有难溶性有机化合物(脲甲醛等)、水溶性化合物(异丁叉二脲等)、低溶解性无机盐(磷酸镁铵等),目前这类肥料在国外研究较多,但是成本的增加巨大。

2)通过在肥料的表面包裹一层其他的材料生产的包膜肥料,使得养分释放变缓,高水平的产品可以通过调控与作物的需肥规律大致符合。

3)添加抑制剂(脲酶抑制剂、硝化抑制剂)生产的长效缓释肥料,通过脲酶抑制剂和硝化抑制剂调控土壤中酶和微生物的活性,使得速效肥料在土壤中残留更长时间。

1.2.2国内外缓控释肥料研究进展缓控释肥料在国外研究较早,美国、日本、欧洲等是世界上主要的缓控释肥料的生产国和消费国。

1961年美国TV A首先通过实验室和小规模试验开发出来的包硫尿素,后续又开发出了以热固性聚合物包膜复合肥料,90年代中期,美国的包硫尿素的年产量与消费量约为10万t、聚合物包膜肥料产量约4万t,消费量约为4.5万t。

缓控释肥以包硫尿素为主,并大多与速效肥掺混使用,主要应用于高尔夫球场、专业养护草坪等非农业领域;在添加抑制剂方面,美国道化公司开发的西吡[2-氯-6(三氯甲基)-吡啶]商品名为N-serve主要应用于美国的农场,主要原因是时间管理的需要;70年代末,日本多家公司开发了热塑性聚合物包膜肥料,最著名的为以聚烯烃和乙烯乙酸酯共聚物为包膜层的包膜复合肥料,90年代中期,日本聚合物包膜肥料年消费量为7.2万t,而包硫尿素仅为0.6万t,日本缓控释肥料以聚合物包膜复合肥为主,并大多是几种不同释放速率的包膜肥掺混,用于大田作物,主要用于水稻新耕作法栽培,在添加抑制剂方面,硫脲是日本最早使用的硝化抑制剂,由于其受影响的因素太多,使用量并不大;欧洲传统使用微溶性含氮化合物作为缓控释肥料,德国早在1924年就取得了制造脲醛肥料的专利,并与1955年实现工业化。

90年代中期,欧洲的缓控释肥料中的微溶性含氮肥料6.5万t,聚合物包膜肥料2.2万t,欧洲的缓控释肥料与美国相似,主要用于非农业市场。

另外,德国的BASF开发出以硝化抑制剂为添加材料的缓控释肥料已经应用于大田,硝化抑制剂由早期使用的DCD逐渐转换了到效果更好的DMPP等吡唑类抑制剂。

我国的缓控释肥料始于20世纪60年代,中国科学院南京土壤所在李庆逵院士领导下,开始研制钙镁磷肥包裹碳酸氢铵的无机包裹型肥料。

他们首先将碳铵造粒,然后在碳铵颗粒表面扑上钙镁磷肥粉,通过添加硫酸使钙镁磷粉末与碳铵颗粒粘结在一起。

郑州大学工学院许秀成教授领导小组开发了枸溶磷包裹复混肥的无机包裹型肥料,在花卉及国外市场得到了应用。

1985年,北京化工学院开始筛选可降解树脂的包膜材料,研制了以脲醛树脂为包膜剂的缓释肥。

1986年,广州氮肥厂研制了涂层尿素。

中国科学院兰州化学物理研究所试验用生物可降解高分子材料(聚乙烯醇磷酸脲、聚乙烯醇缩脲等)作包膜材料制成了包衣尿素。

进入20世纪90年代以来,以高分子聚合物材料作为包膜材料的研究更加广泛。

这些研究主要集中在对热塑性包膜材料的筛选和包膜工艺上。

山东农业大学张民开发出的热塑性硫包膜尿素在降低了成本之后已经在山东金正大公司实现了产业化,产品目前已经在农业上有了初步的应用。

在抑制剂方面,我国添加抑制剂型肥料的研究始于20世纪70年代中期,经过几代科学家的努力,添加抑制剂型肥料有了较大的发展,目前已经成为我国长效肥料的主流。

20世纪80年代中期已有第一代产品—长效尿素问世,首次在我国将脲酶抑制剂应用到肥料生产中。

20世纪80年代中后期,中国科学院等单位针对我国小氮肥生产中碳酸氢铵存在的问题,在碳酸氢铵改性中应用了硝化抑制剂,解决了碳酸氢铵易挥发、结块及施用后肥效短等问题;90年代广州氮肥厂与中国科学院石家庄现代化研究所开发了涂层尿素。

20世纪末,21世纪初我国,由中国科学院沈阳应用生态研究所研制开发的“长效复合肥”使稳定肥料由单质发展到复合,“长效复合肥”使添加抑制剂肥料由单质发展到复合,使我国添加抑制剂型肥料走上了复合与协同抑制剂应用阶段,并且使复合肥由基础型转向专用型成为可能,实现了一次性基施免追肥,具有理论与技术创新。

1.2.3缓控释肥料的发展前景我国目前面临着人口增长和可耕地面积减少的巨大问题,使得粮食问题始终是关注的重点。

既要增加产量又要提高品质,肥料扮演着不可替代的作用。

如果人均粮食生产量定为每年400公斤,10年之后我国人口将达到14.3亿,粮食总产量应达到5.72亿吨,比2005年粮食总产4.84亿吨约增加0.88亿吨,增加18%。

考虑到播种面积不可避免的减少,实际上粮食单位面积产量须有更大幅度的提高,可能需要提高20%以上(朱兆良,2006)。

另一方面我国还面临着肥料不合理使用带来的越来越大的环境压力和经济损失(朱兆良,2003)。

尽管国内外在缓控释肥料的研究、开发和应用上已经取得了较大的进展,但是仍然有许多问题需要进一步研究。

在我国,随着化肥用量的不断增加,农产品追求产量与质量并重以及环境友好的多重目标要求下,肥料的改性问题就显得更为重要。

开发缓控释肥料,提高肥料利用率,减少环境污染,是简单易行的措施,特别适合中国国情。

而且,我国农民教育水平低,农户土地面积小而且分散,种植体系复杂,机械化程度低,农化服务体系难以建立和到位,配方施肥和其他技术措施很难为农民提供方便的服务。

另外,在经济发达地区,农民已不愿意在追肥等农艺措施上花费更多的时间。

值得注意的是大部分缓控释肥料的价格太高,限制了它的应用和推广,降低成本便成了关键问题。

还有,缓控释肥的养分释放速率和模式与作物吸收养分模式之间还缺乏系统深入的研究。

伴随着世界肥料朝着专业化、高效化、长效化的趋势,其生产和使用经历了三次变革:第一阶段是60年代之前,生产的化肥为单质低浓度肥料;第二阶段是60年代至80年代,生产的化肥为高浓度化肥和复合肥;第三阶段就是80年代到目前,各个国家开始重点研究缓控释肥料、生物肥料、有机复合化肥、功能性肥料等新型肥料。

保证粮食安全和减少施肥过量及不合理使用带来的环境问题,我国应该大力发展新型肥料,增加科研投入,迅速把科研成果产业化,在农业生产中推广普及新型肥料(赵秉强,2004)。

新型肥料具有利用率高、肥效期长等优点,目前国际上在这一领域的研究已有较大进展与国际同类研究相比,我国缓控释肥料研究水平参差不齐,在高端技术上总体上不及国际先进水平。

我国应加强研究开发,筛选新型高效抑制剂和促释剂;研究环境友好控释材料和缓释肥料的生产工艺;利用缓控释肥料的优势来提高作物对肥料利用率。

1.3脲酶抑制剂1.3.1脲酶抑制剂及其作用原理脲酶抑制剂是对土壤脲酶活性有抑制作用的化合物或元素的总称(Bremner and Douglas, 1971)。

它通过对脲酶催化过程中扮主要角色的巯基发生作用,从而延缓土壤中尿素的水解速度,减少氨向大气中挥发损失。

一般来说,土壤脲酶的活性都比较强,因此尿素一经施入土壤,通常只需1~7天就可全部转化。

当酰胺态氮尿素施入土壤后,它们在土壤脲酶作用下转化为氨,二氧化碳和水。

尿素的肥效很大程度上取决于土壤脲酶活性的强弱。

前人的研究表明:脲酶是一种分子量约为48万的含镍金属酶,它约有77个甲硫氨酰基,129个半胱氨基,47个巯基(半胱氨酰残基),其中有4~8个巯基对酶的活性有重要作用。

醌类脲酶抑制剂通过对巯基发生作用,有效的抑制脲酶的活性。

70年代以来,人们对醌类脲酶抑制剂做了大量研究,实验表明,醌类脲酶抑制剂对于延缓尿素水解,抑制或减少氨气挥发效果很好(陈举鸣,1987;李双霖等,1991;陆欣等,1997)。

1999年,B.Manunza等人解释了尿素、氧肟酸、磷酰类脲酶抑制剂(NBPT)竞争脲酶活性部位的机制,认为脲酶抑制剂是通过与尿素竞争脲酶活性部位,使脲酶失去与尿素作用来减缓尿素水解。

1.3.2脲酶抑制剂的种类表1脲酶抑制剂的种类及化学名称Table 1 Category and chemical name of urease inhibitors脲酶抑制剂化学名HQ 氢醌NBPT/NBTPT N-丁基硫代磷酰三胺NBPTO/NBPO N-丁基硫代磷酰胺NBPO 硫代磷酸三酰胺PPD/PPA 苯基磷酰二胺TPT 硫代磷酰三胺PT 磷酰三胺ATS 硫代硫酸铵P-benzoquinone P-苯醌CHTPT 环已基硫代磷酸三酰胺CNPT 环已基磷酰三酰胺HACTP 六酰氨基环三磷*N-halo-2-oxaxolidinone N-卤-2-唑艾杜烯NN-dihdo-2-imidazolidine NN-二卤-2-咪唑艾杜烯硫代吡唑类硫代吡啶类等脲酶抑制剂主要有无机物和有机物两大类(Bremner and Douglas, 1971)。

无机物主要是分子量大于50的重金属化合物如Cu、Ag、Co、Ni 等元素的不同价态离子;有机化合物包括对氨基苯磺酰胺、酚类、醌及取代醌类、酰胺类化合物及其转化物等(Bremner and Douglas, 1971; Bundy and Bremner,1973; Martens and Bremner, 1984; MaCarty et al., 1990)。

1.3.3国内外脲酶抑制剂的研究进展20世纪30年代,Rotini报道了土壤脲酶的存在,40年代Cornad指出将某些物质施入土壤可以抑制脲酶活性,延长氮肥的有效期。

到60年代对与脲酶抑制剂的研究开始,到1971年Bromner等人从130多种化合物中筛选出效果较好的脲酶抑制剂为苯醌和氢醌类化合物。

Bundy等(1973)的实验表明苯醌的效果最好。

进入80年代,国际上已开发了近70种有实用意义的脲酶抑制剂,主要包括醌类、多羟酚类、磷酰胺类、重金属类以及五氯硝基苯等。

1996年春,美国IMC-Agrotain公司以Agrotain商标在市场上销售。

Agrotain是固体尿素和硝铵尿素液体肥料的添加剂,其活性成份是NBPT(浓度25%以上),溶剂是含10%N-甲基吡咯烷酮及无毒害的惰性缓冲溶液(Pedrazzini and Fillery )。

在土壤中该产品降解成N、P、S等各种营养成分,其推荐使用量是0.45kg. hm2。

该产品主要应用于播种前,尿素或其它含尿素肥料表施,也可用于追施、侧施、喷施和其它播种后施用。

但是,该产品不能雨前施用,一旦降雨超过20mm,抑制剂的作用将大大降低。

NBPT 在那些作物产量潜力高、土壤氮的水平低、土壤和环境条件都对氨的挥发损失有利的土壤上与氮肥配合施用将达到最好的效果(HendricksonLL,1987; Keerthisinghe,1995)。

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