硝化抑制劑（nitrification inhibitor）是具有抑制亞硝化細(xì)菌（Nitrosmonas）等活動(dòng)功能的一類物質(zhì)。它在土壤中能抑制亞硝化、硝化、反硝化細(xì)菌的活性，從而阻礙NH4-N向NO3-N轉(zhuǎn)化，控制土壤中的氮盡量以NH4-N的形式存在，減少氮肥以NO3-N形式淋失及脫氮后以氣體狀態(tài)釋放到大氣中。因此硝化抑制劑在提高氮肥利用率，增加作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)的同時(shí)，能降低施肥對(duì)地下水及大氣的污染。在環(huán)境污染日益嚴(yán)重和大量施用化肥的今天，硝化抑制劑研制與應(yīng)用日益受到人類的高度重視。
自1962年Goring首次提出氮吡啶作為硝化抑制劑后，新的硝化抑制劑不斷問世，至今人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以吡唑、嘧啶、吡啶、噻唑、硫脲和酰胺類化合物等為主的硝化抑制劑幾百種，但目前只有兩種硝化抑制劑能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中規(guī)模化推廣應(yīng)用，它們即是雙氰胺（DCD）和2-氯-6-（三氯甲基）吡啶（nitrapyrin）?？墒牵p氰胺和2-氯-6-（三氯甲基）吡啶也存在著明顯的缺陷，雙氰胺只有在施用量達(dá)15-30kg/hm2時(shí)才有效，這導(dǎo)致其費(fèi)用較高；2-氯-6-（三氯甲基）吡啶本身是含氯的有機(jī)物，在土壤中長(zhǎng)期施用時(shí)，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。因此，各國(guó)科研人員都在致力于尋求新的、理想的硝化抑制劑。后來(lái)德國(guó)BASF公司研制出了名為DMPP的硝化抑制劑，該硝化抑制劑于1999年得到德國(guó)政府的批準(zhǔn)后，在德國(guó)及歐洲進(jìn)行大量的田間應(yīng)用試驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：DMPP是一種高效、安全、無(wú)毒和較為廉價(jià)的硝化抑制劑。因此，DMPP得以在德國(guó)及歐洲得到商業(yè)化生產(chǎn)，并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中規(guī)模化應(yīng)用。目前，德國(guó)COMPO集團(tuán)公司及其下屬工廠每年生產(chǎn)并銷售大量的摻和了DMPP的氮肥和復(fù)合肥。
DMPP作為一種較為理想的新型硝化抑制劑，自在2001年漢諾威舉辦的14屆世界植物營(yíng)養(yǎng)會(huì)議上提交有關(guān)DMPP的10篇論文后，引起了各國(guó)有關(guān)科研人員的極大關(guān)注，現(xiàn)將其有關(guān)文獻(xiàn)作如下綜述。
1 DMPP的特性與作用機(jī)理
1.1DMPP及其理化性質(zhì)
DMPP的化學(xué)名稱3,4-Dimethylpyrazol phosphate,中文名3,4二甲基吡唑磷酸鹽，商品名為ENTECR。它是一種灰白色粉狀物質(zhì)，分子量194.2，熔點(diǎn)165℃，密度1.51g/cm-3(20℃)，水中溶解度為132g/L-1(Ph3.0,25℃)，pH值2.5-3.0，蒸汽壓小于10-4Pa(20℃)。DMPP屬于吡唑類物質(zhì)，廣泛存在于自然界之中。
1.2 DMPP的作用機(jī)理
DMPP是通過硝化作用的第一步發(fā)揮其功效的。即在一定的時(shí)間內(nèi)可降低土壤中銨氧化細(xì)菌（以Nitrosomonas為代表）的活性，進(jìn)而阻礙NH4-N向NO3-N的轉(zhuǎn)化，避免氮肥被淋失或揮發(fā)。它對(duì)硝化反應(yīng)過程的第二步?jīng)]有作用，但只要硝化反應(yīng)的第一步被抑制，整個(gè)硝化反應(yīng)就會(huì)受到抑制。
1.3 DMPP的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)
理想的硝化抑制劑，應(yīng)該具備以下條件：專門抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化；對(duì)植物、人、動(dòng)物和其它微生物無(wú)毒害作用；在土壤中的移動(dòng)性與銨態(tài)氮相當(dāng)，能與氮肥一起在土壤中均勻分布；抑制作用較穩(wěn)定，有效期能持續(xù)數(shù)周至數(shù)月的時(shí)間；價(jià)格較低，以利于制作商品肥料。
德國(guó)科研人員對(duì)DMPP的大量實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)與田間試驗(yàn)證明：DMPP正是目前具備以上條件的硝化抑制劑之一，它的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)可概括為：①不會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用；②在土壤中能完全分解；③在所收獲的農(nóng)產(chǎn)品中沒有殘留；④對(duì)其它土壤微生物無(wú)毒害作用；⑤在土壤中無(wú)淋失現(xiàn)象；⑥對(duì)人體的皮膚或眼睛等無(wú)刺激性；⑦用量低，0.5-1.5kg/hm2的用量即可達(dá)到最佳效果；⑧在土壤中有效期可達(dá)4-10周。因此，DMPP完全符合化學(xué)品管理辦法與肥料法規(guī)定，得到德國(guó)及歐盟，乃至國(guó)際社會(huì)的承認(rèn)。
2 DMPP的應(yīng)用效果
在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，DMPP可以以固體顆粒與肥料混合使用，也能以液體形式與液體肥料混施，而不影響其作用效果。COMPO公司據(jù)此生產(chǎn)并出售多個(gè)含有DMPP品種的特殊肥料，如ENTEC perfekt,ENTEC avant,Nitrophoska perfekt ENTEC26等。添加有DMPP的肥料在歐盟國(guó)得到廣泛應(yīng)用，其主要施用對(duì)象有：麥類、蔬菜類及甜菜、玉米、馬鈴薯、葡萄、蘋果、水稻、柑橘等。DMPP的主要效果有以下幾個(gè)方面：
2.1抑制硝化作用，減少氮肥淋失或揮發(fā)，提高肥料利用率。
含有DMPP的肥料施入土壤后，能明顯抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，使土壤較長(zhǎng)時(shí)間地保持更多的銨態(tài)氮，從而改變土壤中的銨態(tài)氮與硝態(tài)氮比，以便作物對(duì)氮肥的吸收和利用。Zerlla等人在冬小麥、玉米、水稻的試驗(yàn)表明：含DMPP氮肥比對(duì)照（不添加DMPP的氮肥）減少硝態(tài)氮淋失量13.1%，提高氮肥利用率7.2%-16.7%，增加土壤中銨態(tài)氮的含量（見表一）。Pasda等人認(rèn)為，這部分增加的銨態(tài)氮會(huì)產(chǎn)生以下優(yōu)點(diǎn)：第一，植物吸收銨態(tài)氮比硝態(tài)氮所消耗的能量更少，特別是在高量施用氮肥時(shí)；其二，銨態(tài)氮可以直接參與蛋白質(zhì)的合成；第三，銨態(tài)氮能促進(jìn)多胺、赤霉素和細(xì)胞分裂素的合成，其中赤霉素和細(xì)胞分裂素能延緩衰老和降低葉綠素的分解。Weiske等人從室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)的研究得出：加DMPP到氮肥中，可使N2O釋放量比不加的對(duì)照降低40%-47%。Scheffer的試驗(yàn)可看出，通過施用帶有DMPP的氮肥能減少氮被向下淋洗量，降低化肥對(duì)地下水的污染，在施用同量同種氮肥的情況下，摻施DMPP的試驗(yàn)區(qū)滲漏水中NO3-含量只有63mg L-1，而無(wú)DMPP的試驗(yàn)區(qū)則高達(dá)106mg/L-1。
2.2 促進(jìn)作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收
據(jù)Pasda推論，因DMPP能使氮肥施入土壤后，在一定時(shí)期內(nèi)大量以銨態(tài)氮的形式存在，這會(huì)降低作物根際的pH值，低pH值能改善其它營(yíng)養(yǎng)元素的有效性，以利于作物吸收，特別是微量元素。
2.3提高農(nóng)作物的品質(zhì)
有些作物，特別是葉類蔬菜容易積累NO3-,人類食用后對(duì)身體健康不利，應(yīng)用DMPP硝化抑制劑能降低NO3-在作物體內(nèi)和收獲物中的積累，因而可以改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。據(jù)Pasda等人報(bào)道，施用DMPP可明顯降低蔬菜NO3-的含量，并使葉菜變成深綠色。COMPO的試驗(yàn)結(jié)果顯示，在胡蘿卜、花菜萵苣、菠菜等蔬菜上，與不施DMPP相比，施DMPP的NO3-低9%-52%，而且施DMPP的蔬菜還具有生長(zhǎng)整齊，收獲期提早和葉色深綠等的特點(diǎn)。COMPO公司的有關(guān)實(shí)驗(yàn)還證明，施DMPP能提高玉米、水稻等籽粒中的蛋白質(zhì)含量。
2.4提高作物產(chǎn)量
大量研究證明，DMPP能使作物增產(chǎn)。Pasda的試驗(yàn)中，在尿素中加施DMPP（用量是氮肥施用量的1%）比單施尿素的增產(chǎn)效果是：冬小麥0.24t/hm2，水稻0.43t/hm2，玉米0.24t/hm2，馬鈴薯1.9t/hm2，甜菜0.24t/hm2，胡蘿卜1.9t/hm2，萵苣1.7t/hm2，洋蔥1.0t/hm2，花菜2.3t/hm2，青蒜3.1t/hm2，芹菜1.9t/hm2，其中除胡蘿卜、洋蔥、萵苣和芹菜外，其余增產(chǎn)效果達(dá)到顯著水平。（表二）。Banuls和Carrasco也報(bào)道，在尿素和硫硝酸銨肥中加入DMPP比不加的顯著提高玉米與小麥等作物的產(chǎn)量。來(lái)自COMPO公司的試驗(yàn)結(jié)果顯示，施用含DMPP的肥料可比施普通肥料使葡萄增產(chǎn)4.3%、蘋果增產(chǎn)9.9%、甜菜、冬小麥、水稻、玉米、馬鈴薯、生菜、洋蔥、芹菜、青蒜、胡蘿卜、紅蘿卜、花椰菜分別提高產(chǎn)量2.7%、2.9%、4.0%、4.7%、1.1%、3.1%、5.0%、5.7%、6.4%、11.5%、12.5% 。因此，從現(xiàn)有的材料來(lái)看，DMPP對(duì)作物均有不同程度的增產(chǎn)作用，沒有出現(xiàn)降低產(chǎn)量的效應(yīng)。
2.5 提高施肥的經(jīng)濟(jì)效益
含DMPP的肥料不但能通過增產(chǎn)來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益，還能因減少施肥的作業(yè)次數(shù)和減少肥料用量增加經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)COMPO公司報(bào)道，在許多作物上，DMPP能在不影響產(chǎn)量的情況下，約可節(jié)約氮肥施用量20kg/hm2.另外，因DMPP的效果能維持4-10周，施氮肥1次既可以滿足許多作物整個(gè)生長(zhǎng)期的需求，減少施肥投資和降低施肥機(jī)械對(duì)土壤的壓實(shí)機(jī)會(huì)。
表2DMPP對(duì)部分作物的增產(chǎn)效應(yīng)
3 影響DMPP作用的因子
影響DMPP發(fā)揮硝化抑制劑作用的因素有：DMPP本身用量、氮肥種類、氣候條件、土壤類型、土壤酸堿度、土壤結(jié)構(gòu)、作物種類、栽培措施等。據(jù)目前的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，溫度及土壤類型對(duì)其抑制作用的發(fā)揮影響比較大，初步表現(xiàn)出溫度越高或土壤質(zhì)地越輕，其抑制硝化作用的效果越差。
4 小結(jié)
DMPP作為一種新型硝化抑制劑，其在降低氮肥損失，減少環(huán)境污染，提高氮肥利用率，增加作物產(chǎn)量和改善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等方面產(chǎn)生效果。但任何硝化抑制劑要發(fā)揮其作用都與溫度、土壤水分、土壤ph值、土壤通氣性、硝化微生物的數(shù)量、土壤類型及氮肥種類密切相關(guān)。
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