脲酶抑制剂和硝化抑制剂
脲酶抑制剂和硝化抑制剂
脲酶抑制剂
1、脲酶的作用：
能将尿素分解成氨和二氧化碳，即水解作用。
2、脲酶抑制剂及其作用原理：
A 脲酶抑制剂：对土壤脲酶活性有抑制作用的化合物或元素的总称。
B作用原理：
它通过对在脲酶催化过程中扮演主要角色的巯基发生作用，有效的抑制脲酶的活性，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。
(即脲酶抑制剂通过与尿素竞争脲酶活性部位，抢占先机，使脲酶失去与尿素作用来减缓尿素水解)。
C其抑制重点在于：抑制尿素活性并延缓水解过程，减少氨产生。
3、脲酶抑制剂的种类：主要有无机物和有机物两大类。
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；有机物主要是各类醌类物质。
不同的脲酶抑制剂其抑制机理不同。
本论文采用的脲酶抑制剂—NBPT便是醌类物质。
4、脲酶抑制剂的国内外研究现状
A 国外研究现状
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。
60年代对与脲酶抑制剂的研究开始。
至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。
B 国内研究现状
脲酶抑制剂在我国的研究起步较晚，80年代初，中国科学院沈阳应用生态研究所首先进行了系统研究，以周礼恺、张志明为代表。
90年代初，开发出长效碳酸氢铵、长效尿素和一系列含尿素长效复合肥料，并申请了专利。
进入90年代，研究方向由纯化合物或无机盐转向了天然物质，如腐植酸类。
硝化抑制剂
1、硝化抑制剂及其原理
A 硝化抑制剂
对能够抑制土壤中亚硝化细菌微生物活性的一类物质的总称。
B 硝化抑制剂原理
抑制土壤中亚硝化细菌的活性，阻止NH4+-N的第一步氧化，从而减少NO2-的积累，进而控制NO3-的形成，使氮肥长时间的以NH4+形式保持在土壤中，供植物吸收利用。
这不仅提高了肥效，还减少了NO3-淋溶和反硝化造成的气态损失。
2、硝化抑制剂的种类
从化学形态上讲主要分为无机和有机化合物两大类。
无机化合物主要以重金属盐类为主，但由于重金属的施用容易造成环境的二次污染，因此，其作为开发和应用受到了一定的限制。
有机化合物主要分为含硫化合物、乙炔及乙炔基的取代物、氰胺类化合物和杂环氮化合物，本论文采用的便是有机化合物硝化抑制剂—双氰胺。
3、国内外研究现状
目前存在的硝化抑制剂分为天然存在的和人工合成的两种，天然存在的硝化抑制剂主要来自根系分泌物和有机质的分解产物，人造硝化抑制剂主要开始于美国、日本和德国。
研究领域主要有水稻生态系统、小麦生态系统、蔬菜地生态系统、草地生态系统、旱地生态系统。
4、硝化抑制剂对硝化作用的影响
硝化抑制剂能显著抑制硝化活性较高的土壤中源于尿素水解后硝酸盐的形
成，使土壤中的NH4+-N可时间保持在较高水平，减少氨的氧化。
5、硝化抑制剂与NO3--N淋溶
在多雨地区或灌溉条件下，氮肥产生的NH4+-N在快速氧化成NO3--N后极易通过淋失损失，硝化抑制剂的使用可以降低NO3—N的淋失。
6、硝化抑制剂对作物产量和品质的影响
作物品种不同，抑制剂对其产量和品质影响程度也不同。
总的来说，抑制剂能使作物产量提高，增加玉米籽粒的蛋白质和淀粉含量。
原因：由于硝化抑制剂能够抑制硝化作用，使得氮肥能更长时间内以铵态氮的形式保持在土壤中，这样可减少土壤中氮素的挥发和淋溶，保证植株在生育后期不脱肥，不早衰，籽粒发育过程中可吸收更多氮素，从而有利于籽粒中蛋白质的合成，提高蛋白质含量。
补充：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。
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。
脲酶抑制剂NBPT能够有效的降低表施尿素或含尿素肥料的挥发损失，但是在作物增产上表现并不稳定(LeeJaeHong,1999, Grant,1999)目前抑制剂 Agrotain的使用主要集中在美国 ,其中施用作物主要为玉米。
脲酶及硝化抑制剂在黄岩区茭白生产上的应用效果
㊀㊀2023年第64卷第7期1629收稿日期:2023-03-09基金项目:中央2021年化肥减量增效项目作者简介:何杰(1988 ),男,浙江黄岩人,农艺师,学士,从事农业技术推广与研究,E-mail:787182394@㊂文献著录格式:何杰,彭栌以,陈佳佳,等.脲酶及硝化抑制剂在黄岩区茭白生产上的应用效果[J].浙江农业科学,2023,64(7):1629-1632.DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20230234脲酶及硝化抑制剂在黄岩区茭白生产上的应用效果何杰,彭栌以,陈佳佳,陈可可(黄岩农业技术推广中心,浙江黄岩㊀318020)㊀㊀摘㊀要:本文探究了脲酶或硝化抑制剂在茭白施肥上的应用效果㊂结果表明,在常规施肥基础上,每667m 2添加脲酶抑制剂105g,硝化抑制剂300g㊂能显著提高茭白产量21.60%,提升可溶性糖含量㊁可溶性蛋白含量等品质,降低硝酸盐含量,调整养分占比,提高收获指数,抑制护茭白用浮萍的过度生长㊂因此,在黄岩区茭白的实际生产过程中,可施用含这两种肥料添加剂的缓释肥㊂关键词:茭白;化肥减量增效;脲酶抑制剂;硝化抑制剂中图分类号:S645.2㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2023)07-1629-04㊀㊀茭白本属禾本科菰属作物,早在中国古代就有种植,但以采收籽粒为主,后因黑粉菌入侵,导致其茎部膨大,形成肉质茎(菌瘿)[1],但可食用且鲜嫩可口㊁营养丰富,成为一种水生蔬菜㊂头陀镇地处黄岩区的西南部,是黄岩区茭白种植面积最大的一个乡镇,2021年双季茭白种植面积1300hm 2,总产量28870t,总产值17370.24万元㊂但种植茭白相比其他营养器官类蔬菜,肥料投入量较大且利用率低,并且茭白常处于淹水条件,肥料易随径流而流失㊂黄岩区的肥料减量增效工作从2019年开始已稳步实施,而大量研究[2-4]及实践工作表明,含脲酶抑制剂或硝化抑制剂的缓控释肥均能提高水稻小麦等禾本科作物的氮肥利用率㊂常见的脲酶抑制剂为正丁基硫代磷酸三胺(NBPT),常用于茄果类蔬菜,其作用为抑制氨挥发和硝态氮淋溶,且用量为氮素的1%时效果最佳[5],而硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP )不仅具有抑制铵态氮转化硝态氮的作用,还具有减少蔬菜中硝酸盐含量的作用[6]㊂茭白和水稻主要生长期均处于淹水条件,因此,脲酶抑制剂或硝化抑制剂在茭白上的应用理论可行,但相关研究鲜有报道,设置本试验探究其对茭白产量品质和土壤理化性质的影响,为生产茭白专用缓释肥形成理论基础,最终推动黄岩区化肥减量增效工作㊂1 材料与方法1.1㊀试验时间与地点㊀㊀本次试验设在头陀镇的台州市黄岩良军茭白专业合作社(28ʎ64ᶄN,121ʎ12ᶄE)进行㊂为保证试验结果准确性,选用基础肥力较低的新垦茭白试验地,前茬为荒地,其土壤理化性质为全氮含量1.832g㊃kg -1,有效磷含量92.6mg㊃kg -1,速效钾含量79.2mg㊃kg -1,有机质含量16.2g㊃kg -1,pH 值6.05㊂1.2㊀试验材料㊀㊀试验所用茭白品种为浙茭2号㊂试验所用肥料有三元复合肥(N 15%㊁P 2O 515%㊁K 2O 15%)㊁脲酶抑制剂(NBPT)㊁硝化抑制剂(DMPP)㊂1.3㊀试验设计㊀㊀本试验设4个处理,分别为T1(常规施肥,基肥三元复合肥20kg,分蘖肥三元复合肥25kg,孕茭肥三元复合肥25kg)㊁T2(脲酶抑制剂处理,基肥三元复合肥20kg,分蘖肥三元复合肥25kg,孕茭肥三元复合肥25kg,每667m 2总计添加脲酶抑制剂105g)㊁T3(硝化抑制剂处理,基肥三元复合肥20kg,分蘖肥三元复合肥25kg,孕茭肥三元复合肥25kg,每667m 2总计添加硝化抑制剂300g)㊁T4(脲酶抑制剂和硝化抑制剂共同处理,基肥三元复合肥20kg,分蘖肥三元复合肥25kg,孕茭肥三元复合肥25kg,每667m 2总计添加脲酶1630㊀㊀2023年第64卷第7期抑制剂105g和硝化抑制剂300g)㊂因考虑茭白灌水特殊性防止串水,各个处理重复3次,不作随机区组(即每个棚为同一处理的3个重复),棚之间筑高堤并盖黑膜隔离,每个小区面积60m2(每个棚180m2,茭白列间距0.33m,每列行间距0.3m)㊂1.4㊀测定方法㊀㊀11月茭白收获时,每个小区单独采收计算产量,每隔3d采收一次,累计11月的总产量,在11月13日取样时,将在采收时在田间测量有效分蘖数㊂并将取回的茭白植株样品进行测量茭长㊁茭宽㊁净茭鲜/干重等农艺性状㊂最后将样品烘干磨碎后使用Cleverchem380全自动间断化学分析仪测定茭白秸秆㊁茭壳㊁肉质茎的氮磷钾养分含量㊂使用蒽酮比色法测定可溶性糖含量;使用考马斯亮蓝G-250比色法测定可溶性蛋白含量;使用2,6-二氯酚靛酚钠滴定法测定维生素C(V C)含量;使用水杨酸比色法测定硝酸盐含量;土壤采集按照农业农村部印发的‘测土配方施肥技术规范“进行;有效磷含量采用Olsen法;速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法;有机质含量采用油浴加热重铬酸钾氧化-容量法;pH值采用电位法;全氮含量采用扩散法;铵态氮及硝态氮含量采用比色法㊂使用SPSS24.0及Excel进行数据比较分析㊂2 结果与分析2.1㊀不同肥料添加剂对茭白产量及农艺性状的影响㊀㊀如图1所示,T1㊁T2㊁T3㊁T4的每667m2累㊀㊀计鲜产量分别为1143.2㊁1293.3㊁1354.8㊁1390.1kg㊂产量最高的处理为T4(脲酶抑制剂和硝化抑制剂配合施用),其次为T3(硝化抑制剂施用)㊁T2(脲酶抑制剂和施用),分别比T1高21.60%㊁18.51%㊁13.13%㊂图1结合表1可得知,其中T4与T3无显著差异,且均显著高于T1,说明起主要作用的依然是硝化抑制剂,而T2显著高于T1,说明脲酶抑制剂对茭白也有一定的增产效果㊂如表2的分次采收鲜产量所示,T1的产量主要集中于11月上旬㊂而T3和T4的产量集中于11月中下旬,说明硝化抑制剂具有延长肥效的作用,使得整个孕茭期都有充分的肥效供应㊂㊀柱上无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)㊂图1㊀11月茭白累计鲜产量表1㊀茭白鲜产量方差分析变异源SS df MS F P值处理间106935.403335645.13435.346<0.001处理内8067.64781008.456总变异115003.05011㊀㊀注:SS 离均差平方和;df 自由度;MS 均方㊂㊀㊀如表3所示,有效分蘖数中,T2㊁T3㊁T4的均显著高于T1,而T2与T3间无显著差异,说明㊀㊀表2㊀11月各小区分次采收鲜产量表处理11月(月-日)每60m2小区鲜产量/kg11-0111-0411-0711-1011-1311-1611-1911-2211-2511-28 T17.07 3.228.869.568.838.7012.079.6713.2621.60 T2 5.59 3.0110.5310.119.137.9710.7410.9419.3429.00 T3 5.97 2.549.2510.738.829.3412.5713.2918.9730.38 T4 4.10 2.338.9711.969.649.2014.3214.2121.0129.31表3㊀茭白农艺性状处理有效分蘖数茭长/cm茭宽/cm净茭鲜重/g净茭干重/g T111.2c22.2b 3.4b264b15.82b T212.2b23.4b 3.5ab281b15.53b T311.9b25.2a 3.5ab302a17.74a T412.8a25.7a 3.6a313a18.19a ㊀㊀注:同列无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)㊂表4㊁5同㊂脲酶抑制剂和硝化抑制剂都有在茭白生长前期促进分蘖的作用,且呈现叠加的效应,而王薇等[7]研究表明,脲酶抑制剂可在氮肥减施的情况下提高水稻的分蘖数㊂茭长中,T4与T3之间无显著差异,但均显著高于T1与T2;茭宽中,仅T4显著高于T1㊂净茭鲜重中,T4与T3之间无显著差异,但均显著高于T1与T2;而净茭干重与净茭鲜重的结果相似,且T3与T4相比T1高12.14%㊁14.98%㊂以上说明硝化抑制剂有助于后期茭白肉质茎的形成,而脲酶抑制剂的效果不显著㊂2.2㊀不同肥料添加剂对茭白品质的影响㊀㊀如表4所示,可溶性糖含量中,T4与T3之间无显著差异,但均显著高于T1,且分别高0.34㊁0.27百分点,而T1与T2之间无显著差异;可溶性蛋白含量中,T2㊁T3㊁T4均高于T1,且高1.2㊁2.6㊁3.1mg㊃kg-1,且T4与T3之间无显著差异㊂以上说明硝化抑制剂相比脲酶抑制剂能提高茭白的品质㊂V C含量中,T1的V C含量高于其他处理,但不显著,说明两种肥料添加剂可能对茭白肉质茎中V C含量造成影响,原因可能为肉质茎浸于坑面水中,与肥料添加剂直接接触,从而受到影响㊂肉质茎的硝酸盐含量中,T3㊁T4均显著低于T1,且比T1低28.90%㊁35.55%㊂说明硝化抑制剂通过减少坑面水中的硝态氮含量,从而减少茭白植株对硝酸盐的直接吸收量㊂茭白的产品器官为肉质茎,而不是果实,因此,坑面水或土壤中的硝酸盐含量对茭白肉质茎的硝酸盐含量有着直接的影响作用㊂表4㊀茭白品质处理可溶性糖含量/%可溶性蛋白含量/(mg㊃kg-1)V C含量/(mg㊃kg-1)硝酸盐含量/(mg㊃kg-1)T1 1.93b14.9b59.7a82.7a T2 2.00b16.1b58.3a78.3a T3 2.20a17.5a56.1a58.8b T4 2.27a18.0a58.3a53.3b 2.3㊀施肥对单株茭白氮磷钾含量比例的影响㊀㊀如图2所示,肉质茎氮吸收量中,T3㊁T4均显著高于T1,而T2与T1相比无显著差异;茭壳中,所有处理均无显著差异,其中T3低于其他处理,说明硝化抑制剂可能具有将茭壳的氮素输送至肉质茎的作用;叶片氮素含量中,T2显著高于T1,且与T3㊁T4无显著差异,说明脲酶抑制剂更可能有利于茭白的营养生长㊂总体而言,这两种肥料添加剂通过延长氮肥的肥效,供茭白植株吸收㊂其中硝化抑制剂能在孕茭期提升茭白的氮素吸收量,原因可能为硝化抑制剂抑制了铵态氮转化成硝态氮的过程,而茭白与水稻同属禾本科,其喜铵态氮的可能性较高,目前尚未有文献研究表明茭白喜硝态氮或铵态氮㊂如图3所示,两种肥料添加剂对磷素的吸收没有显著影响,说明脲酶抑制剂或硝化抑制剂对茭白植株对土壤磷素的吸收率无显著影响㊂如图4所柱形图同底纹无相同小写字母表示组间差异显著(P< 0.05)㊂图3㊁4同㊂图2㊀N元素在单株茭白干重中的分布含量示,叶片或茭壳中,所有处理的钾素吸收量无显著差异;肉质茎中,T2显著高于T1,高11.67%,并且与T3㊁T4无显著差异(图4),说明两种肥料添加剂有促进茭白植株吸收钾素的潜力,并且脲酶抑制剂更显著㊂图3㊀P元素在单株茭白干重中的分布含量图4㊀K元素在单株茭白干重中的分布含量1632㊀㊀2023年第64卷第7期2.4㊀施肥对土壤理化性质的影响㊀㊀如表5所示,全氮含量中,T3㊁T4均高于T1,但不显著;铵态氮含量的变化情况与全氮类似;而硝态氮含量中,所有处理间均无显著差异㊂施用两种肥料添加剂后,所有处理的全氮㊁铵态氮的变化量没有预期显著,原因可能为茭白水田处于淹水条件,养分流动量相比旱地较大,因此,反馈调节量较高㊂但从pH值变化可以看出,施用两种肥料添加剂或对长期施肥引起的土壤酸化起改善作用㊂而由于硝化抑制剂和脲酶抑制剂只针对氮肥,因此,所有处理的有效磷㊁速效钾㊁有机质和pH 值均无显著差异㊂表5㊀试验后土壤肥力情况处理全氮含量/(g㊃kg-1)铵态氮含量/(mg㊃kg-1)硝态氮含量/(mg㊃kg-1)有效磷含量/(g㊃kg-1)速效钾含量/(g㊃kg-1)有机质含量/(g㊃kg-1)pH值T1 1.83a10.9a 1.79a77.8a99.9a16.9a 5.86a T2 1.88a9.8a 1.91a76.0a103.8a17.6a 6.26a T3 1.97a12.6a 1.89a72.4a92.2a16.8a 6.12a T4 1.95a11.6a 1.87a74.8a105.7a17.2a 6.01a3 结论最终试验表明,脲酶抑制剂和硝化抑制剂的配合施用能够明显提高茭白的产量,其茭白每667m2鲜产量为1390.1kg,比T1高21.60%㊂茭白生长前期处于半淹水条件,脲酶抑制剂对茭白的生长的促进作用较为显著,其提高茭白的有效分蘖数㊂当到茭白生长中后期,则处于淹水条件,脲酶抑制剂的作用被削弱,此时,通过硝化抑制剂来阻断铵态氮转化成硝态氮的过程,因而提高了产量,因此,证明了上述茭白喜铵态氮的假设㊂另外,当茭白生长后期时,经常通过栽培浮萍来保护茭白肉质茎的鲜嫩,而有研究[8]表明,浮萍对铵态氮的吸收作用更大,因此,在孕茭期,施用脲酶抑制剂可能通过减少坑面水的铵态氮含量来抑制浮萍的过度生长㊂因此,在黄岩区推广茭白专用缓释肥时,可施用脲酶抑制剂及硝化抑制剂的缓释肥㊂参考文献:[1]㊀赵有为.中国水生蔬菜[M].北京:中国农业出版社,1999.[2]㊀张文学,杨成春,王少先,等.脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤氮素转化的影响[J].中国水稻科学,2017,31(4):417-424.[3]㊀许靖.脲酶/硝化抑制剂对麦田土壤氮素转化及小麦氮素利用的影响[D].保定:河北农业大学,2011. [4]㊀宋涛,尹俊慧,胡兆平,等.脲酶/硝化抑制剂减少农田土壤氮素损失的作用特征[J].农业资源与环境学报,2021,38(4):585-597.[5]㊀石艳星.脲酶/硝化双抑制剂缓释肥对番茄产量㊁品质及氮素利用率的影响研究[D].保定:河北农业大学,2014.[6]㊀MONTEMURRO F,CAPOTORTI G,LACERTOSA G,et al.Effects of urease and nitrification inhibitors application on ureafate in soil and nitrate accumulation in lettuce[J].Journal ofPlant Nutrition,1998,21(2):245-252.[7]㊀王薇,张耀玲,郝兴顺,等.不同增效剂与氮肥减量配施在水稻上的应用效果[J].江苏农业科学,2020,48(5):84-87.[8]㊀杨小霞,黄晓典,赵超,等.3种水生植物对不同形态氮㊃磷吸收的研究[J].安徽农业科学,2012,40(35):17000-17001,17060.(责任编辑:董宇飞)。
脲酶抑制剂综述
抑制剂研究进展1、脲酶抑制剂研究进展1.1脲酶抑制剂种类及作用原理脲酶是氨基水解酶的一类酶的通称，是一种作用于线型酰胺C-N键（非肽）的水解酶。
土壤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。
Conrad早在1940年就指出向土壤中加入某些物质可以抑制脲酶活性并延缓尿素水解。
在随后的几十年里，脲酶抑制剂的研究取得很大进展，包括对尿素水解、NH3挥发、尿素N土壤转化、尿素利用率、作物产量的影响等。
脲酶抑制剂主要有无机物和有机物二大类。
无机物中主要是分子量大于50的重金属化合物如Cu、Ag、Pb、Hg、Co、Ni、Au、As、Cr等元素的不同价态离子；有机化合物中包括对氨基苯磺酰胺、二硫代氨基甲酸盐、羟基草氨酸盐、有机汞化合物、酚类、醌及取代醌类、磷胺类化合及其转化物等。
Bremner和Douglas证明二元酚和醌是当时最有效的有机化合物，银和汞盐是最有效的无机化合物[62]。
Mulvaney和Bremner（1981）、Byrnes和Freney 等(1995)指出，最有效的脲酶抑制剂是醌如 -苯醌和氢醌（HQ）、二元酚和磷胺类化合物如N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）、苯基磷酰二胺（PPD）、环己基磷酰三胺（CHPT）等[65]。
其中HQ被认是较有效并经济的，而NBPT、PPD、CHPT等磷胺化合物的抑制效果则是最好的。
对脲酶抑制剂的筛选，通常注意的只是该化合物使用后尿素在一定培养时间内的残留量，而对脲酶抑制剂的作用机制研究的较少。
重金属离子和醌类物质的脲酶抑制作用机理相同，它们均能作用于脲酶蛋白上对酶促有重要的作用的巯基（-SH）），抑制作用的效果与金属-锍化物和醌-锍化物复合体的解离能力呈反比。
磷胺类化合物的作用机理为该类化合物与尿素分子有相似的结构，可与尿素竞争与脲酶的结合位点，而且其与脲酶的亲和力极高，此种结合使得脲酶减少了作用尿素的机会，达到了抑制尿素水解的目的。
综合国内外的资料研究，脲酶抑制剂的作用机理主要表现在以下几个方面:(1)脲酶抑制剂占据了脲酶水解尿素的活性位置，降低脲酶活性。
土壤脲酶抑制剂和硝化抑制剂的研究进展
土壤脲酶抑制剂和硝化抑制剂的研究进展摘要：本文从脲酶和硝化抑制剂的国内外研究现状进行综述，也对脲酶抑制剂和硝化抑制剂的作用机理进行了总结，为我国合理使用氮肥，提高氮肥利用效率提供了理论依据。
关键词：脲酶抑制剂；硝化抑制剂；研究进展；尿素氮肥Advances in the research of soil urease inhibitor andnitrification inhibitorAbstract: In this paper, the research status of urease and nitrification inhibitors at home and abroad were reviewed, and the mechanism of urease inhibitor and nitrification inhibitor were summarized, which provided a theoretical basis for the rational use of nitrogen fertilizer in China, and improve the efficiency of nitrogen use efficiency.Key words: urease inhibitor; nitrification inhibitor; research progress; urea nitrogen fertilizer氮素是农作物生长必不可少的元素，在促进农作物生长，提高产量方面起到了不可忽视的作用。
所以，土壤中氮肥的施用成为控制高产的主要因素。
但是随着氮肥施用量的增加，土壤过多累积的硝态氮又导致了环境污染方面的问题。
为了解决这种污染问题，许多学者在对脲酶抑制剂和硝化抑制剂的研究上取得了很好的进展，利用脲酶抑制剂和硝化抑制剂可以很好的抑制土壤中铵态氮的硝化作用，控制硝态氮的大量积累所导致的环境污染。
脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤硝化、反硝化功能菌的影响
脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤硝化、反硝化功能菌的影响ZHANG Wen-xue;WANG Shao-xian;XIA Wen-jian;SUN Gang;LIU Zeng-bing;LI Zu-zhang;LIU Guang-rong【摘要】[目的]在农业生产中,脲酶抑制剂(urease inhibitor,UI)与硝化抑制剂(nitrification inhibitor,NI)常作为氮肥增效剂来提高肥料利用率.本文研究了在我国南方红壤稻田施用脲酶抑制剂与硝化抑制剂后,土壤中氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)以及反硝化细菌的丰度以及群落结构的变化特征,旨在揭示抑制剂的作用机理及其对土壤环境的影响.[方法]试验在我国南方红壤稻田进行,共设5个处理:1)不施氮肥(CK);2)尿素(U);3)尿素+脲酶抑制剂(U+UI);4)尿素+硝化抑制剂(U+NI);5)尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+UI+NI),3次重复.脲酶抑制剂与硝化抑制剂分别为NBPT[N-(n-butyl)thiophosphrictriamide,N-丁基硫代磷酰三胺]和DMPP(3,4-dimethylpyrazole phosphate,3,4-二甲基吡唑磷酸盐).通过荧光定量PCR(Real-time PCR)研究水稻分蘖期与孕穗期抑制剂对三类微生物标记基因拷贝数的影响,并分析土壤铵态氮、硝态氮与三种菌群丰度的相关性;利用变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)分析抑制剂对土壤AOB、AOA以及反硝化细菌群落结构的影响,并对优势菌群进行系统发育分析.[结果]1)荧光定量PCR结果表明,施用氮肥对两个时期土壤中AOB的amoA基因与反硝化细菌nirK基因的拷贝数均有显著提高,而对AOA的amoA基因始终没有明显影响;AOB与nirK反硝化细菌的丰度与两个时期的铵态氮含量、分蘖期的硝态氮含量呈极显著正相关,与孕穗期的硝态氮含量相关性不显著;DMPP仅在分蘖期显著减少了AOB的amoA基因拷贝数,表明DMPP主要通过限制AOB的生长来抑制稻田土壤硝化过程;NBPT对三类微生物的丰度无明显影响;2)DGGE图谱表明,在分蘖期与孕穗期,施用氮肥均明显增加了图谱中AOB的条带数,而对AOA却没有明显影响;氮肥明显增加了孕穗期反硝化细菌的条带数;与氮肥的影响相比,抑制剂NBPT与DMPP对AOA、AOB以及反硝化菌的群落结构影响甚微;系统发育分析结果表明,与土壤中AOB的优势菌群序列较为接近的有亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌.[结论]在南方红壤稻田中,施入氮肥可显著提高AOB与反硝化细菌的丰度,明显影响两种菌群的群落结构,而AOA较为稳定;NBPT对三类微生物的群落结构丰度无明显影响;硝化抑制剂DMPP可抑制AOB的生长但仅表现在分蘖期,这可能是其缓解硝化反应的主要途径;这也说明二者对土壤生态环境均安全可靠.【期刊名称】《植物营养与肥料学报》【年(卷),期】2019(025)006【总页数】13页(P897-909)【关键词】抑制剂;稻田;氨氧化细菌;氨氧化古菌;反硝化细菌【作者】ZHANG Wen-xue;WANG Shao-xian;XIA Wen-jian;SUN Gang;LIU Zeng-bing;LI Zu-zhang;LIU Guang-rong【作者单位】;;;;;;【正文语种】中文尿素是一种高浓度的酰胺态氮肥，因其较高的含氮量被作为农业生产上最常用的氮肥，但是尿素施入农田后会导致氮素损失是一直被关注的。
脲酶抑制剂
脲酶抑制剂、硝化抑制剂、磷素活化剂应用生产长效、缓释新型稳定型复合肥新产品推广缓控释肥顺应现代农业缓控释肥推广有四个方面重要意义：1、大力示范推广缓控释肥是发展现代农业的客观要求，进入新世纪以来，提出建设中国特色的现代农业，总体方向的要求，那就是高产、高效、优质、生态、安全。
缓控释肥对这五个指标和要求都是十分符合，它符合发展现代农业的发展要求，因为它符合现代农业发展方向。
2、七届五中全会提出农业发展方式的转变要由资源消耗型，转变为资源节约型和环境友好型。
中国农资对农业的贡献很大，同时负面影响也很大，化肥、农药、水利用率一般只有30%。
经过十年努力，我们还是没有解决这个问题。
要解决这个问题有两个方面：一是农资产品特性可以改变，例如缓控释肥；另一个是测土配方施肥。
现代农资的理念是四位一体：（1）、要求农资产品长效，高效，生态一体化，这是现代农资新理念。
（2）、数量、质量效益一体化，特别是在效益方面不要讲用了多少肥料，而是讲它的利用率提高多少，这才是硬道理。
（3）、产品品牌文化一体化，一流的企业是卖标准，二流的企业是卖品牌，三流企业是卖产品。
要把三点结合起来，这才是现代农资发展的需要。
（4）、现代农资推广要生产、技术、营销、服务一体化，实现四个方面的一体化才符合现代农资的发展要求，才能实现现代农业的发展方式的转变。
3、缓控释肥是发展新型农业技术的迫切需要。
现在我们的农业、农村、农民发生了很大的变化：即生产规模化、生产多元化、营销产业化、服务专业化、技术新型化，这是现代农业发展的要求，而缓控释肥完全符合这些要求，所以它是发展现代农业的迫切需要。
4、大力示范推广缓控释肥是确保国家粮食安全的重要举措。
现在农民种田的成本增长非常快，土地流转的费用高，劳动力成本高，农资的价位高，在这种情况下，一定要优质，节能，降耗的产品技术应运而生。
缓控释肥可以说是一马当先，走在了前面，它保障了粮食的安全。
2011年4月份，肥业集团与中科院沈阳应用生态研究所实行院厂合作，引进沈阳中科新型肥料有限公司总经理、博士生导师石元亮研究员开发的专利技术，共同开发生产新型长效缓释复合肥新产品并获得成功。
脲酶、硝化抑制剂综述
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。
脲酶抑制剂综述
抑制剂研究进展1、脲酶抑制剂研究进展1.1脲酶抑制剂种类及作用原理脲酶是氨基水解酶的一类酶的通称，是一种作用于线型酰胺C-N键（非肽）的水解酶。
土壤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。
Conrad早在1940年就指出向土壤中加入某些物质可以抑制脲酶活性并延缓尿素水解。
在随后的几十年里，脲酶抑制剂的研究取得很大进展，包括对尿素水解、NH3挥发、尿素N土壤转化、尿素利用率、作物产量的影响等。
脲酶抑制剂主要有无机物和有机物二大类。
无机物中主要是分子量大于50的重金属化合物如Cu、Ag、Pb、Hg、Co、Ni、Au、As、Cr等元素的不同价态离子；有机化合物中包括对氨基苯磺酰胺、二硫代氨基甲酸盐、羟基草氨酸盐、有机汞化合物、酚类、醌及取代醌类、磷胺类化合及其转化物等。
Bremner和Douglas证明二元酚和醌是当时最有效的有机化合物，银和汞盐是最有效的无机化合物[62]。
Mulvaney和Bremner（1981）、Byrnes和Freney 等(1995)指出，最有效的脲酶抑制剂是醌如 -苯醌和氢醌（HQ）、二元酚和磷胺类化合物如N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）、苯基磷酰二胺（PPD）、环己基磷酰三胺（CHPT）等[65]。
其中HQ被认是较有效并经济的，而NBPT、PPD、CHPT等磷胺化合物的抑制效果则是最好的。
对脲酶抑制剂的筛选，通常注意的只是该化合物使用后尿素在一定培养时间内的残留量，而对脲酶抑制剂的作用机制研究的较少。
重金属离子和醌类物质的脲酶抑制作用机理相同，它们均能作用于脲酶蛋白上对酶促有重要的作用的巯基（-SH）），抑制作用的效果与金属-锍化物和醌-锍化物复合体的解离能力呈反比。
磷胺类化合物的作用机理为该类化合物与尿素分子有相似的结构，可与尿素竞争与脲酶的结合位点，而且其与脲酶的亲和力极高，此种结合使得脲酶减少了作用尿素的机会，达到了抑制尿素水解的目的。
综合国内外的资料研究，脲酶抑制剂的作用机理主要表现在以下几个方面:(1)脲酶抑制剂占据了脲酶水解尿素的活性位置，降低脲酶活性。
肥料增效剂的种类及作用原理
磷酰二胺类和 磷酰三胺类衍生物
02 脲酶抑制剂类
★ 其中NBPT已被证明能与脲酶形成 稳定的复合物，是最有效的脲酶抑 制剂之一。NBPT的添加量较少， 在氮肥中仅需酰胺态氮含量的 0.09%~0.2%即可发挥作用。
03 硝化抑制剂类
化学类
★ 华瑶等研究了MHPP对黄壤硝化作用及N2O排放的影响，结果表明MHPP对黄壤的硝化作用和 N2O排放有显著的抑制作用，同时显著抑制了AOA和AOB的丰度，MHPP主要通过调节AOB丰 度来抑制黄壤的硝化作用。可见，MHPP对黄壤具有减施氮肥增效的效果，为新型绿色专用肥料 的开发提供了理论依据。
化学类
★ 硝化抑制剂是一类通过抑制产生AMO、HAO和一氧化氮还原酶(NOR)的硝化细菌的活动来减缓 硝化过程的化学物质，
★ 能抑制氨氧化微生物的活性，暂时阻止NH3氧化为羟胺(NH2OH)，延长NH4+-N在土壤中的滞 留时间，促进作物对NH4+-N的吸收利用和微生物氮的固持，同时减缓硝化作用的进程，并降低 该过程中氮氧化物等的气态损失，减少NO3--N的淋溶，
成，含有多种活性含氧官能团(羧基、羟基、羰基、甲氧基、醌基等)，所以具有较强的络/螯合和 表面吸附能力，能络/螯合土壤中的钙、镁、铁、铝等阳离子，通过络/螯合作用减少土壤中N、P 元素的流失。
04 腐殖质类
生物类
★ Abbamondi等发现用腐殖质对土壤进行改性可以提高团聚体的稳定性，他们将这种现象归因于 腐殖质与黏土形成腐殖质复合物，这种复合物减少了渗透到团聚体中的水，使团聚体在干湿循环 中更稳定，可以改善土壤通气性，促进根系渗透，提高植物的水分利用率，减少土壤侵蚀，有助 于提高养分吸收。增施腐殖酸类肥料能有效减少土壤对水溶性磷的固定，减缓有效磷转化为无效 磷的进程，增加土壤磷的生物有效性，提高作物产量和磷肥利用率。
脲酶抑制剂和硝化抑制剂
脲酶抑制剂和硝化抑制剂脲酶抑制剂1、脲酶的作用：能将尿素分解成氨和二氧化碳，即水解作用。
2、脲酶抑制剂及其作用原理：A 脲酶抑制剂：对土壤脲酶活性有抑制作用的化合物或元素的总称。
B作用原理：它通过对在脲酶催化过程中扮演主要角色的巯基发生作用，有效的抑制脲酶的活性，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。
(即脲酶抑制剂通过与尿素竞争脲酶活性部位，抢占先机，使脲酶失去与尿素作用来减缓尿素水解)。
C其抑制重点在于：抑制尿素活性并延缓水解过程，减少氨产生。
3、脲酶抑制剂的种类：主要有无机物和有机物两大类。
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；有机物主要是各类醌类物质。
不同的脲酶抑制剂其抑制机理不同。
本论文采用的脲酶抑制剂—NBPT便是醌类物质。
4、脲酶抑制剂的国内外研究现状A 国外研究现状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。
60年代对与脲酶抑制剂的研究开始。
至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。
B 国内研究现状脲酶抑制剂在我国的研究起步较晚，80年代初，中国科学院沈阳应用生态研究所首先进行了系统研究，以周礼恺、张志明为代表。
90年代初，开发出长效碳酸氢铵、长效尿素和一系列含尿素长效复合肥料，并申请了专利。
进入90年代，研究方向由纯化合物或无机盐转向了天然物质，如腐植酸类。
硝化抑制剂1、硝化抑制剂及其原理A 硝化抑制剂对能够抑制土壤中亚硝化细菌微生物活性的一类物质的总称。
解析氮肥抑制剂在肥料中的应用
解析氮肥抑制剂在肥料中的应用摘要：近几年随着全球粮食危机不断爆发，粮食生产越来越受到重视。
氮肥具有改善农作物品质和提高农作物产量的作用，是影响粮食产量的重要因素之一。
为了提高农作物产量和氮肥利用率，采用硝化抑制剂和脲酶抑制剂是调控土壤氮素转化及阻控农田土壤氮素损失有效措施。
氮肥施用后除去被农作物吸收利用的部分，其余以氨挥发、硝化与反硝化、淋溶和径流等形式流失，因此提高氮肥利用率、减少环境污染是研究重点。
在肥料中加入抑制剂减少氮的流失是提高氮肥利用率、减少环境污染的重要方法。
关键词：硝化抑制剂；脲酶抑制剂；产量品质；氮肥利用率引言为解决我国粮食需求，高产增效成为我国近些年农业生产的目标，化学肥料因为方便、高效而迅速成为主导肥源。
氮素是保证作物正常生长发育必需的营养元素之一，也是对作物产量和品质形成起重要作用的元素。
据联合国粮农组织（FAO）统计，全球粮食产量50%的增加量应归功于氮肥的施用。
目前，我国氮肥当季利用率只有30%~40%，而在部分发达国家，氮肥当季利用率可以达到70%。
氮肥施用后部分被农作物吸收，其余部分以氨挥发、硝化与反硝化、淋溶和径流等形式流失，不仅浪费氮肥资源，而且会造成环境污染。
因此，提高氮肥利用率、减少环境污染是研究的重点。
在氮肥中加入抑制剂来减少氮素损失，是提高氮利用率、减少环境污染的重要方法。
1硝化抑制剂硝化抑制剂能有效降低堆肥中氮素损失。
硝化抑制剂不仅可以有效减少尿素中氮的损失，而且可以显著控制有机肥，甚至是畜禽粪便中氮素损失。
有学者在牛粪尿混合物中发现，添加双氰胺能有效降低混合物中硝态氮的淋失量，而且双氰胺添加量越大，其效果越明显。
随后更多的研究者把硝化抑制剂直接应用于高温堆肥过程中，并取得了很好的效果。
硝化抑制剂主要是通过抑制亚硝化细菌的活性，阻止NH4+-N的第一步氧化，从而减少NO3--N的累积，使氮肥长时间以NH4+-N的形式保持在土壤中，供农作物吸收，进而减少NO3--N的淋溶和反硝化造成的气态氮损失，适合与各种铵态氮肥或尿素配合使用。