近年来，脲酶抑制剂和硝化抑制剂对减缓尿素氮肥损失的作用效果备受关注。已有研究表明，通过添加脲酶抑制剂或硝化抑制剂调控尿素氮土壤转化进程，是减少尿素氮肥损失、实现氮肥高效利用的有效手段^{[1, 2, 3]}。脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）受土壤pH的影响最小，适用范围较广，是目前最有效且商品化的土壤脲酶抑制剂之一。硝化抑制剂双氰胺（DCD）因其降解完全性、经济高效性、水可溶性及毒性小等特点在农业生产中应用较广，被广泛用作控缓释肥料的主要原料。

但二者单独使用不能对尿素氮转化的全过程进行有效调控，单独添加DCD抑制了土壤中NH_4⁺-N的硝化作用，增加了耕层土壤中NH_4⁺-N的浓度，在有效降低土壤中NO_3^--N浓度的同时，会相应增加土壤氨挥发损失；脲酶抑制剂NBPT的施用通过抑制土壤脲酶活性来延缓尿素氮水解，从而有效减少土壤氨挥发损失；但由于NBPT的作用时间较短，对尿素N转化成氨以后的行为影响较少^{[4, 5, 6]}。已有研究表明，农田尿素施用时添加脲酶抑制剂NBPT和硝化抑制剂DCD对减少氨挥发损失和NO_3^-淋溶损失及氮氧化物排放有显著作用^{[6, 7, 8, 9]}，但2种抑制剂NBPT和DCD的作用效果受气候和土壤条件（土壤类型、_pH值、温度和水分等）的影响较大，且关于土壤中添加抑制剂对氨挥发影响的研究报道还存在较大争议，特别是土壤pH值对抑制剂作用效果的影响较为复杂，二者配合施用的抑制效果及协同效应还有待研究。

研究表明，在灌区强碱性稻田灌淤土中，尿素氮施入土壤后很快经水解、氨化及氨氧化作用发生氮素形态转化，在尿素氮的这一转化过程中大量的氮素通过氨挥发和硝态氮淋溶等途径损失，加大了环境氮素污染的风险^{[10, 11]}。关于NBPT和DCD配施对灌区强碱性灌淤土的抑制效果及协同效应尚不明确。

本研究以宁夏黄灌区稻田碱性灌淤土为研究对象，研究抑制剂NBPT和不同浓度DCD组合与尿素配合施用后土壤累积氨挥发量动态变化特征及硝态氮积累量变化特征，探明添加2种抑制剂对抑制灌区稻田碱性灌淤土尿素氮损失的作用效果及协同效应，为进一步研究降低灌区碱性土壤氮素损失技术途径和提高尿素有效利用率提供科学理论依据。

供试土壤为灌淤土，采自宁夏青铜峡灌区灵武农场试验区。土壤基本理化性状见表 1。供试尿素含氮量为46%，脲酶抑制剂NBPT和硝化抑制剂DCD均为分析纯试剂。供试土壤为试验区水稻收获后的稻田耕层0~30 cm的土样，新鲜土壤采回实验室后风干、剔除杂物及根茬，过2 mm土样筛备用。

尿素（含氮46%）用量为600 mg·kg^-1风干土，在脲酶抑制剂NBPT的最适添加浓度确定为尿素氮量的0.1%，且保持不变的前提下，设置硝化抑制剂DCD的添加浓度分别为尿素氮量的1%、2%、3%、4%和5% 。试验共设置7个处理，分别为（1）单施尿素（CK）；（2）尿素+0.1%NBPT（N-D0）；（3）尿素+0.1%NBPT+1%DCD（N-D1）；（4）尿素+0.1%NBPT+ 2%DCD（N-D2）；（5）尿素+0.1%NBPT+3%DCD（N-D3）；（6）尿素+0.1%NBPT+ 4%DCD（N-D4）；（7）尿素+0.1%NBPT+ 5% DCD（N-D5）。

试验前取稻田耕层0~30 cm土壤适量，测定土壤容重、全盐量、_pH值、有机质、全氮、全磷、速效氮、有效磷和有效钾含量。每个重复取过2 mm筛的风干土300 g，平铺于直径为180 mm的干燥器底部。为了保证尿素及抑制剂与供试土壤的均匀混合，按照不同处理组合浓度（见表 2）将尿素、NBPT及DCD溶于一定体积的水中，充分溶解后缓慢注入装有风干土的干燥器中，保持土壤呈湿润状态，使其含水量达20%。在每个干燥器内分别放入内盛10 mL 3%的硼酸混合指示剂溶液的培养皿，用于吸收土壤释放的气态氨，干燥器密封室温（25~30 ℃）下培养。每个处理设6个重复，取每个处理其中的3个重复分别于试验开始的第2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、13、15、19、25、31 d取出干燥器内的培养皿，用浓度为0.01 moL·L^-1硫酸标准液滴定，通过计算得出氨气的挥发量^[10]。分别在试验开始的当天，第3、6、9、12、15 d从每个处理的另外3个重复中分别取土样测定NH_4⁺-N及NO_3^--N浓度。

土壤在每次取土样后，用2 mol·L^-1的氯化钾溶液浸提，然后用流动注射仪（型号为FLAstar^TM 5000）测定土壤NH_4⁺-N和NO_3^--N含量。硝化抑制率计算方法如下^[9]：

采用Excel 2007和SPSS13.0统计分析软件对试验数据进行统计分析。

各处理土壤NH_4⁺-N含量动态变化特征如图 1所示。CK处理土壤NH_4⁺-N积累量短期内增加较快，最大峰值出现在试验开始的第3 d，但其峰值较低，仅为46.13 mg·kg^-1，较其他处理峰值差异显著；N-D0处理土壤NH_4⁺-N含量在施肥后5 d左右变化不大，与CK比较相对较低，差异显著，之后积累量快速增加，在第8 d达最大值，其峰值为61.09 mg·kg^-1；N-D0在施肥后11 d左右NH_4⁺-N积累量与CK都表现出下降到较低水平，表明N-D0处理的NH_4⁺-N在土壤中滞留时间相对较短。

图 1 不同处理土壤NH4+-N 含量的动态变化 Figure 1 Dynamics of soil NH4+-N contents under different treatments

图选项

2种抑制剂NBPT/DCD组合施用的各处理在尿素施肥初期（5 d内）土壤NH_4⁺-N积累量增加相对缓慢，第5 d后各组合处理土壤NH_4⁺-N积累量开始快速增加，N-D1至N-D4处理在第11 d达最大值，且随着DCD浓度增加，其峰值依次增大，增加量差异显著；N-D5处理的峰值后延3 d左右，且峰值相对较低；各组合处理NH_4⁺-N积累量峰值较CK推迟5~7 d左右，且表现出随着DCD浓度增加，土壤中NH_4⁺-N积累量维持较高水平持续时间依次延长。相关性分析得出，土壤氨挥发速率与NH_4⁺-N积累量变化值呈正相关，其相关系数为0.73~0.95（n=7，P<0.05）。

如图 2所示，尿素施用后CK土壤NO_3^--N积累量迅速增加，在第8 d达最大值，其峰值为360.92 mg·kg^-1；处理N-D0在施肥初期土壤NO_3^--N含量增加趋势较CK明显放缓，在第8 d达最大值，其峰值较CK减少了24.72%，第8 d后CK和N-D0处理的土壤NO_3^--N积累量快速降低，在第14 d两个处理的NO_3^--N积累量趋于一致。2种抑制剂组合各处理NO_3^--N含量在施肥初期相对稳定，之后呈不同程度上升趋势；各组合处理土壤NO_3^--N积累量随着DCD添加浓度增加而降低。其中DCD低浓度N-D1处理土壤NO_3^--N积累量在施肥5 d后快速增加，在11 d前后达最大值，其峰值较CK和N-D0明显降低，差异显著；DCD高浓度处理N-D4和N-D5土壤NO_3^--N含量变化相对稳定，比较施肥后第14 d土壤NO_3^--N积累量得出，N-D2和N-D3积累量偏低，且差异显著。相关性分析得出，土壤氨挥发速率与土壤NO_3^--N积累量变化值呈负相关，其相关系数为0.53~0.83（n=7，P<0.05）。

图 2 不同处理土壤NO3--N 含量变化 Figure 2 Dynamics of soil NO3--N contents under different treatments

图选项

如图 3可见，不同处理组合下的硝化抑制率动态变化总体表现为先增加，后逐渐降低的特征，均表现在施肥后第5 d出现峰值；其中N-D0处理的硝化抑制率较其它处理低，且在第5 d达最大值后呈快速降低趋势。2种抑制剂组合施用的各处理表现为随着DCD添加浓度的增加，各处理组合的硝化抑制率相应增大，较单施NBPT处理的明显增加，差异显著。其中DCD添加浓度为1%~2%的低浓度处理N-D1和N-D2的硝化抑制率在施肥后5 d左右开始快速下降，N-D1处理的硝化抑制率在施肥后第11 d左右为0，N-D2处理在第14 d即下降到7%以下，N-D3、N-D4和N-D5处理也分别在施肥后第11 d下降趋势明显。

图 3 不同处理下的硝化抑制率变化 Figure 3 Dynamics of nitrification inhibitory rates under different treatments

图选项

不同处理组合土壤氨挥发特征动态变化见图 4。CK处理在尿素施肥后第3 d氨挥发速率达最大值，氨挥发持续时间为8 d左右。N-D0处理氨挥发速率在第6 d达最大值，较CK推迟3 d；且氨挥发速率最大值较CK低67%，氨挥发持续时间与CK相同，为8 d左右。NBPT与不同浓度DCD组合各处理在施肥初期氨挥发速率显著低于CK，N-D1处理氨挥发速率变化相对稳定，氨挥发持续时间较CK和N-D0处理延长4 d左右；N-D2至N-D5组合处理在第5 d后氨挥发速率快速增加，且在施肥后第9 d达最大值，各处理之间随着DCD添加浓度的增加，其氨挥发速率峰值依次增大，氨挥发持续时间也相应延长。

图 4 不同处理土壤氨挥发特征 Figure 4 Soil ammonia volatilization under different treatments

图选项

不同处理组合土壤氨挥发特征动态变化见图 5。比较各处理不同阶段累积氨挥发量得出，CK处理在施肥后7 d左右累积氨挥发量达最大值，其他各处理在第7 d前土壤累积氨挥发量显著低于CK；第7 d后N-D0处理的累积氨挥发量不再增加，其累积总量较CK减少了64.6%；N-D1在第10 d后累积氨挥发量不再增加，累积总量较CK减少了16.7%，但较N-D0增加了56.3%；N-D2、N-D3、N-D4和N-D5在第7 d后累积氨挥发量快速增大，各处理随着DCD浓度的增加累积氨挥发总量依次增多，且增加量差异显著。

图 5 不同处理土壤累计氨挥发量 Figure 5 Cumulative amounts of soil ammonia volatilization under different treatments

图选项

已有研究表明，在灌区大田生产中，碱性灌淤土中尿素氮在其转化过程中，大量的氮素通过氨挥发和硝态氮淋溶等途径损失严重^{[10, 11]}。本试验结果与大田试验结果一致^[10]，即在灌区碱性灌淤土中尿素单独施用后短期内（3 d左右）土壤NH_4⁺-N积累量和氨挥发速率达最大值；同时土壤氨挥发积累量和NO_3^--N积累量快速增加，在施肥后8 d左右达最大值。NO_3^--N积累量快速增加，加大了土壤氮素淋溶损失的风险。

添加脲酶抑制剂NBPT可适当延缓尿素水解，降低土壤NH_4⁺-N浓度，从而减少土壤氨挥发量和NO_3^--N的积累量^{[12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]}。张文学等^[20] 研究表明尿素和NBPT配合施用可以增加土壤有效氮的积累量，提高氮素植物回收率。本研究也得出，单独添加相当于尿素氮量0.1%的脲酶抑制剂NBPT，可有效降低土壤氨挥发速率及累积氨挥发总量，同时可有效抑制施肥初期土壤NH_4⁺-N和NO_3^--N积累量的增加。但在碱性灌淤土中NBPT抑制作用时间较短，致使施肥5 d后，土壤NH_4⁺-N和NO_3^--N的积累量较快增加，且有效氮维持较高积累量的时间相对较短，仅为5~6 d（图 1、2所示）。有效氮在土壤中滞留时间相对较短，不利于植物有效回收利用；同时在灌区碱性灌淤土中，NO_3^--N积累量的增加，直接导致氮素淋溶损失的风险加大^[12]。

尿素施用时添加NBPT和DCD对减少氨挥发损失和NO_3^-淋溶损失有显著作用^{[6, 7, 8, 9]}。苏壮^[21]研究也表明，NBPT+DCD配合施用能有效降低土壤NH_4⁺- N的转化速率，使NH_4⁺- N最大积累量延后14 d左右，并且延缓了NO_3^--N的释放高峰达60 d 以上，其作用效果较DCD单独施用好。傅丽等^[9] 研究得出，NBPT与DCD组合施用能减缓尿素水解，并且可推迟尿素水解5 d，同时增加了土壤有效N含量；张文学等^[20]研究得出，稻田添加脲酶抑制剂NBPT与硝化抑制剂DMPP组合可以显著减少氨挥发损失。但Gioacchini等^[22]研究尿素同时配施脲酶抑制剂NBPT和硝化抑制剂DCD对土壤NO_3^-淋溶损失的影响时发现，该种模式并不能减少肥料来源氮的淋失，反而显著增加了来源于土壤部分的氮淋溶。本研究结果得出，NBPT与不同浓度DCD组合时，在NBPT添加浓度为尿素氮量0.1%，且DCD浓度为1%的低浓度水平下，可有效降低氨挥发速率和累积氨挥发量，土壤NH_4⁺- N积累量也相对较低，且在施肥后第8 d达最大值后很快下降到较低水平；同时抑制剂硝化抑制率也表现为快速下降，在第11 d降到20%以下，但此时土壤NO_3^--N积累量快速增加。当DCD添加浓度增加到2%~5%的较高浓度水平时，各处理在施肥第5 d后氨挥发速率、累积氨挥发量及土壤中NH_4⁺-N积累量很快增加，但其硝化抑制率也随着DCD添加浓度增加明显提高，土壤NO_3^--N积累量随着DCD添加浓度增加而减小。在施肥第14 d后，DCD添加浓度为2%~3%的土壤NO_3^--N积累量仍表现为上升趋势，而DCD添加浓度在4%~5%时，其硝化抑制率相对较高，土壤NO_3^--N积累量增量较小，且在施肥后的11 d前后即表现为降低趋势。表明DCD添加浓度的增加，对降低碱性灌淤土中NO_3^--N积累量抑制效果显著，但土壤通过氨挥发损失的氮显著增加。综合分析得出，在脲酶抑制剂NBPT添加浓度为尿素氮的0.1%，硝化抑制剂DCD添加浓度为2%~3%时，其土壤累积氨挥发损失相对较低，且有效态氮滞留土壤时间较长，为有效提高尿素氮植物回收利用率提供了可能的途径，是实现碱性灌淤土尿素与2种抑制剂配合施用的最佳组合。关于2种抑制剂组合施用后尿素损失量、有效氮作物回收率的估算和2种抑制剂协同抑制效果的评价，还需要通过配合植物生长进行较为全面的研究和探索。

（1）在灌区碱性灌淤土中施用尿素后，短期内（3 d左右）土壤氨挥发速率和NH_4⁺-N积累量达最大值；在施肥后第8 d土壤氨挥发总量和NO_3^--N积累量达最大值。

（2）单独添加相当于尿素氮量0.1%的NBPT，可有效降低土壤氨挥发速率及累积氨挥发总量，同时可有效抑制施肥初期土壤NH_4⁺-N和NO_3^--N积累量的快速增加。

（3）NBPT与不同浓度DCD组合时，在NBPT添加浓度为尿素氮的0.1%，且DCD添加量为1%的低浓度水平下，对降低氨挥发速率和累积氨挥发量抑制效果显著，同时可有效减少施肥初期土壤NH_4⁺-N积累量，但土壤中NO_3^--N积累量相对较大，相应会增大随灌溉退水淋溶损失的风险。

（4）当DCD添加浓度增加到2%~5%的较高浓度水平时，随着DCD添加浓度的增加，土壤中有效氮（NH_4⁺-N和NO_3^--N）积累量增加，且滞留时间相应延长，但土壤累积氨挥发量也依次增加。

（5）综合分析得出，0.1%NBPT配施2%~3%的DCD时，土壤氮素硝化抑制率较高，且土壤氨挥发损失量也相对较低，可推荐为灌区碱性灌淤土尿素氮肥与2种抑制剂配施的最佳组合。