CN112500249A - 一种改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农作物种植技术领域，具体涉及一种改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，并进一步公开其制备方法。本发明所述改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，以七叶内酯和/或香叶木素为有效成分，所述七叶内酯和/或香叶木素均具有明显的硝化抑制作用，可有效改善作物种植过程中氮肥的利用效率，在玉米种植过程中，可有效提高玉米的产量。

Description

一种改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂及其制备方法
技术领域
本发明属于农作物种植技术领域，具体涉及一种改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，并进一步公开其制备方法。
背景技术
氮素是植物必需营养元素，也是作物产量的最重要的养分限制因子，施用氮肥已成为农业生产者获得高产的必要途径。据***粮农组织估计，发展中国家粮食增产作用的55％以上归功于化肥，其中，氮肥施用作为当前农作物生产中的主要管理措施，在保证获得作物高产方面发挥着重要的作用。然而，肥料氮的超量和不合理施用及其在土壤中的迅速水解和硝化，导致氮肥利用率普遍较低。目前，我国农业生产中氮肥利用率平均仅为20％-30％左右，单位使用量的增产效益更是自90年代逐渐下降。因此，如何合理施用氮肥以及提高氮肥利用率一直以来备受关注，成为农业生产中迫切需要解决的问题和研究热点。
在玉米种植过程中，整个生育期需要持续吸收氮素，拔节期至大喇叭口期和吐丝期至灌浆期需氮量最多。但由于玉米生育后期追肥困难，一次性施肥(一炮轰)即一次性施入底肥、后期不再追肥的现象较为普遍。农村劳动力转移和劳动成本增加是玉米产量进一步提升的主要限制因素之一。据报道，山东省采用一次性施肥技术的农户高达54.5％，但生育期仅施一次速效氮肥容易造成肥料分配不均衡，导致前期氮素供应过剩发生挥发和淋洗损失、后期供应较少易出现脱氮现象，进而降低玉米产量和氮肥利用效率。
已有研究表明，通过硝化-反硝化作用损失的氮肥能够占到氮素损失量的34％左右。硝化抑制剂是一类能够抑制土壤中亚硝化细菌等微生物活性的一类物质的总称，其技术原理如下：它进入土壤后能抑制土壤中亚硝化、硝化、反硝化过程，从而阻碍NH4+向NO2-、NO3-转化的过程。硝化抑制剂与氮肥配合施用，可以通过抑制硝化细菌的活性，抑制硝化作用，使施入氮源能够较长时间的以NH4+-N的形态存在，供作物利用。因此，可通过在耕地中施入硝化抑制剂人为的控制氮肥的吸收提高氮肥的利用效率。因此，开发新型的可促进氮肥利用效率的硝化抑制剂产品对于提高农作物的产量及质量具有积极的意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，以解决现有技术中玉米种植过程中N肥利用率较低的问题；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂在玉米种植领域的应用。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，所述改良剂包括具有如下式(Ⅰ)所示结构的七叶内酯和/或如下式(Ⅱ)所示结构的香叶木素；
Figure BDA0002761179160000021
具体的，所述七叶内酯和香叶木素的质量比为1-3：2-4。
具体的，所述七叶内酯和香叶木素的质量比为2：3。
具体的，所述改良剂基于含N底肥的添加量为纯N量的0.5-5wt％。
具体的，所述改良剂为所述七叶内酯，所述改良剂基于所述含N底肥的添加量为纯N量的1-5wt％。
具体的，所述改良剂为所述香叶木素，所述改良剂基于所述含N底肥的添加量为纯N量的0.5-3wt％。
具体的，所述改良剂还包括玉米种植中可接受的助剂。
本发明还公开了所述的改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂在玉米种植领域的应用。
具体的，所述改良剂在玉米种植施加底肥时共同加入。
本发明所述改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，以七叶内酯和/或香叶木素为有效成分，所述七叶内酯和/或香叶木素均具有明显的硝化抑制作用，可有效改善作物种植过程中氮肥的利用效率，在玉米种植过程中，可有效提高玉米的产量。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
图1为各实验组玉米产量结果；
图2为各实验组偏肥力影响差异结果。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂包括质量比为2：3的七叶内酯和香叶木素。
实施例2
本实施例所述改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂包括质量比为1：2的七叶内酯和香叶木素。
实施例3
本实施例所述改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂包括质量比为1：4的七叶内酯和香叶木素。
实施例4
本实施例所述改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂包括质量比为3：2的七叶内酯和香叶木素。
实施例5
本实施例所述改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂包括质量比为3：4的七叶内酯和香叶木素。
实施例6
本实施例所述改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂为七叶内酯。
实施例7
本实施例所述改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂为香叶木素。
实验例
本发明下述实验例中，参照中国专利CN107673941B中记载的抑制实验方案进行硝化抑制性能的鉴定和研究。
1、对纯的氨氧化细菌Nitrosomonas europaea ATCC25978T的抑制试验
在Nitrosomonas europaea的纯培养基(1L无菌水中含有2.5g(NH4)2SO4，0.5gKH2PO4，5mg CaCl2.2H2O，0.1g MgSO4.7H2O，0.5g NaHCO3，1g NaCl，1mL 75mg FeNaEDTA，11.92g HEPES)中加入不同浓度的七叶内酯、香叶木素、以及七叶内酯和香叶木素的混合物(质量比2：3)，计算各组方案中产生的NO2 --N浓度，以NPI来反应硝化抑制效果，测试结果见下表1。
亚硝酸盐生产抑制率
Figure BDA0002761179160000041
Figure BDA0002761179160000052
表1各实验组NPI％结果
NPI％ 0.01mM 0.05mM 0.1mM 0.5mM
七叶内酯 45.4 68.6 94.3 100
香叶木素 49.3 72.5 96.1 100
混合物 53.1 76.9 99.9 100
从上表结果可见，本发明选择的七叶内酯、香叶木素及其混合物对Nitrosomonaseuropaea菌株的亚硝化过程均具有明显的抑制作用，不仅在0.05mM添加浓度下即可实现100％的抑制率，且仅在0.01mM添加浓度下也可以获得较高的抑制作用，可作为硝化抑制剂用于农作物的种植。
2、土壤样品硝化抑制
取土壤样品(10g，烘干重量)加入到100mL锥形烧瓶中，用蒸馏水处理以达到40％保水量。将样品在25℃下在黑暗中孵育7天以稳定微生物活性，然后进行42天的有氧培养实验，以研究不同的改良剂对土壤硝化性能的影响。将NH4Cl溶液加入到每个锥形烧瓶中以提供400mg N kg-1土(干土计算)的NH4Cl溶液。各实验组中，按照100μmol/kg干土的添加量分别加入七叶内酯、香叶木素、以及七叶内酯和香叶木素的混合物(质量比2：3)。
分别在各实验组培养过程中第7、14、21、28、35和42天测定NH4+-N和NO3--N的浓度，通过以下公式计算硝化抑制率(NI％)：
硝化率(％)＝NO3--N/(NH4+-N+NO3--N)×100％；
硝化抑制率(NI％)＝(对照的硝化率-样品的硝化率)/对照的硝化率×100％。
各实验组NI％测试结果见下表2所示。
表2各实验组NI％测试结果
Figure BDA0002761179160000051
Figure BDA0002761179160000061
从上表结果可知，本发明选择的七叶内酯、香叶木素及其混合物具有长效稳定的硝化抑制作用。
应用例
田间试验于2019年6月-2019年9月在淄博市临淄区朱台镇徐王村(118°12′E，36°57′N)进行。试验地0-30cm土壤理化性状如下：pH为7.8、有机质18.8g/kg、全氮0.60g/kg、碱解氮73.6mg/kg、速效磷30.8mg/kg和速效钾174mg/kg。
试验共设置4个试验处理，具体包括：
T0组：按照常规播种及种植方式，基肥为玉米专用肥，配方为26-11-8，用量675kg/ha，播种时一次性施用，其中，树脂包膜尿素(市售)与普通尿素比例分别为5：5，种植期间不进行追肥；
T1组：按照常规播种及种植方式，基肥为玉米专用肥，配方为26-11-8，用量675kg/ha，播种时一次性施用，其中，树脂包膜尿素(市售)与普通尿素比例分别为5：5，施加基肥时，按照玉米专用肥纯N量的1wt％添加七叶内酯充分搅拌，种植期间不进行追肥；
T2组：按照常规播种及种植方式，基肥为玉米专用肥，配方为26-11-8，用量675kg/ha，播种时一次性施用，其中，树脂包膜尿素(市售)与普通尿素比例分别为5：5，施加基肥时，按照玉米专用肥纯N量的1wt％添加香叶木素充分搅拌，种植期间不进行追肥；
T3组：按照常规播种及种植方式，基肥为玉米专用肥，配方为26-11-8，用量675kg/ha，播种时一次性施用，其中，树脂包膜尿素(市售)与普通尿素比例分别为5：5，施加基肥时，按照玉米专用肥纯N量的1wt％添加香叶木素和香叶木素的混合物(质量比2：3)充分搅拌，种植期间不进行追肥。
上述T0-T3处理供试品种均为农大372，各大区处理便于机械作业，各处理播种面积为600m2。病虫草害防治按照常规大田统一管理，生育期内无明显病虫害和杂草发生。播种时间为6月15日，收获时间9月28日。
成熟期在每个小区取3株长势均匀一致的玉米，成熟期分为籽粒和秸秆两部分。将样品在105℃杀青30min，75℃烘至恒重，记录干物重，粉样用于测定氮磷钾浓度。在成熟期各小区随机选取10.5m2样方(从中挑出10穗用于考种)，风干脱粒测定总重，最终折算成含水率为14％的产量。
肥料偏生产力(kg/kg)＝籽粒产量/施肥量(氮磷钾肥总量)。
采用Microsoft Excel 2007进行数据处理；数据分析应用IBM SPSS Statistics20软件进行，采用Duncan法进行显著性分析(P<0.05水平)。
各实验组收获的玉米产量见附图1所示，可见，加入所述改良剂后，实验组的玉米产量大幅提高，可有效促进氮肥的利用，提高作物产量。
各实验组玉米肥料偏生产力的影响差异见附图2所示，可见，在不同处理模式下，肥料偏生产力(PFP)变化范围为21.2kg/kg-40.0kg/kg。与T0处理相比，其他处理的PFP显著增加，其中T3处理的PFP最高(40.0kg/kg)。
可见，本发明所述改良剂具有较好的硝化抑制作用，在玉米种植过程中，可以促进氮肥的有效利用，进而提高玉米作物的产量。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，其特征在于，所述改良剂包括具有如下式(Ⅰ)所示结构的七叶内酯和/或如下式(Ⅱ)所示结构的香叶木素；
Figure FDA0002761179150000011
2.根据权利要求1所述的改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，其特征在于，所述七叶内酯和香叶木素的质量比为1-3：2-4。
3.根据权利要求2所述的改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，其特征在于，所述七叶内酯和香叶木素的质量比为2：3。
4.根据权利要求1-3所述的改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，其特征在于，所述改良剂基于含N底肥的添加量为纯N量的0.5-5wt％。
5.根据权利要求4所述的改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，其特征在于，所述改良剂为所述七叶内酯，所述改良剂基于所述含N底肥的添加量为纯N量的1-5wt％。
6.根据权利要求4所述的改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，其特征在于，所述改良剂为所述香叶木素，所述改良剂基于所述含N底肥的添加量为纯N量的0.5-3wt％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂，其特征在于，所述改良剂还包括玉米种植中可接受的助剂。
8.权利要求1-6任一项所述的改善玉米种植氮肥吸收效率的改良剂在玉米种植领域的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述改良剂在玉米种植施加底肥时共同加入。
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