不同抑制剂添加对小麦生长期土壤脲酶活性的影响

河南农业大学本科生毕业论文（设计）题 目 不同抑制剂添加对小麦生长期土壤脲酶活性的影响学 院 林学院 专业班级 环境工程（农村环境治理）2012 级 2 班 学 号 1202117049 学生姓名 王锐豪 指导教师 孔玉华 撰写日期： 2016 年 5 月 15 日不同抑制剂添加对小麦生长期土壤脲酶活性的影响王锐豪（河南农业大学环境系，郑州 450002）摘要尿素易被土壤脲酶分解成氨而挥发，不利于土壤对氨的固化和植物对氮的吸收，并且会排放出更多的温室气体。在尿素肥料中加入抑制剂,可降低脲酶活性,降低尿素水解速率,减少氮素损失，并减少农田作物施肥中温室气体的排放；在此我们设计不同抑制剂加入尿素肥料中，在小麦生长期加入不同的抑制剂来观察对土壤脲酶的活性，并由此得出数据总结出不同抑制剂添加对小麦生长期脲酶活性的影响。关键字：土壤脲酶 温室气体 不同的抑制剂Add different inhibitors effects on wheat growth period soil urease activityWang RuihaoZhengzhou (henan agricultural university environment, 450002)ABSTRACTUrea were susceptible soil urease breaks down into ammonia volatilization, is not conducive to soil solidification of ammonia and plants on the absorption of nitrogen, and emits more greenhouse gases. Add inhibitors in urea fertilizer, can decrease the activity of urease, reduce the rate of urea hydrolysis, reducing the loss of nitrogen, and reduce the emissions of greenhouse gases in the farm crop fertilization; Here we design different inhibitors in urea fertilizer, join different inhibitors to watch in wheat growing season on soil urease activity, and the resulting data summarizes different inhibitor added to the wheat growth period of urease activity. Key words: soil urease greenhouse gases of different inhibitors 引言温室效应(英文：Greenhouse Effect)，又称“花房效应”，是地球大气保温效应的俗称。大气层能使太阳短波辐射到达地面表层，但是地表受热后向外界排放出的大量长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气作用类似于栽培农田作物的温室，故称之为温室效应。土壤温室气体是指地球大气中能够导致温室效应的气体。主要包括 N2O、CH 4、CO 2和水蒸等气体。自工业革命以来，人类向大气中排放的 N2O 等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的花房效应也随之增强，已经引起全球气候变暖等一系列极其严重的问题，引起了世界各国的广泛关注。全球变暖是指在一段时间内陆地、大气和海洋因温室效应的影响而造成的温度上升的气候变化等现象。全球气候变暖是一种“自然现象”。人们过度焚烧化石矿物等以生成能量或过度砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等多种温室气体，因这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性和对地球反射出的长波辐射具有高度的吸收性，能强烈地吸收地面辐射的红外线，也就是人们常说的“温室效应”，导致全球性气候变暖。 温室效应现在现在日益显著，令全球气候上升，导致了许多危害或者潜在的危害。地球上的病虫害将会增加，美国科学家们曾经发出严重警告，由于全球性气温上升令北极圈冰层融化，被冰封十几万年的史前致命病毒有可能会重见天日，将会导致全球陷入疫症恐慌，人类的生命或将受到严重威胁。如果地球表面温度的升高按照现在的速度继续发展下去，到 2052 年全球温度将上升 23 摄氏度，南北极地的冰山将会大幅度融化，导致全球海平面大幅度上升，一些岛屿国家和沿海城市将会淹没于水中。全球将会气候反常，海洋风暴增多，土地干旱，土壤沙漠化面积增大。农田对温室效应的影响显著。温室气体引起的全球变暖和臭氧层破坏是全世界面临的两大环境问题。其中 CO2、CH4 和 N2O 是最主要的温室气体。据估计,农业源温室气体排放约占全球人类活动温室气体总排放的 14%,呈逐年增加的趋势,到2022 年土壤排放的 N2O 将会增长 26%，按照这种趋势农田的温室气体排放量是逐年递增的。而其中农田施肥所造成的温室气体排放量在农田总的温室气体排放量中比例较大，在向农田中施加尿素等肥料，尿素中的氨和碳等会在土壤脲酶的作用下排放出去，是农田中产生的主要温室气体。1.2 研究的目的与意义脲酶大都存在于多数细菌、真菌和高等植物里。它是一种极为专一性的酰胺酶，它仅仅只能水解尿素，水解的最终产物是氨和二氧化碳、水。土壤脲酶活性，与土壤中的微生物的数量、有机物质的含量、全氮和速效磷含量呈正性相关。根际的土壤脲酶活性比较高，中性土壤脲酶活性大于碱性土壤脲酶活性。脲酶是对尿素转化起关键作用的酶，它的酶促反应产物是可以供植物利用的氮源，它的活性也可以用来表示土壤供氮能力的强弱。现在人们常常用土壤脲酶活性来表征土壤的氮素状况。土壤脲酶活性对农田温室气体中排放中的 CO2 和 N2O等的排放量有显著影响，土壤脲酶活性大水解尿素的产物就要多，氨和二氧化碳都是尿素水解的最终产物，所以土壤脲酶活性大，农田施肥后产生的温室气体加多，由此可以看出土壤脲酶活性是影响农田温室气体排放的主要因子，我们可以通过研究不同抑制剂对脲酶活性的影响来降低农田施肥对温室气体的排放，并加强土壤对氮的固化和吸收。2.研究材料和方法2.1 试验区概况本试验位于平顶山市叶县项目区的小麦实验田。平顶山市大地位置构造处于华北陆块南缘，地表地层发育较全，岩浆活动次数频繁，地质构造复杂多样，矿产资源丰富。叶县地势西南高，东北低，自西南向东北逐渐倾斜。叶县东部地层主要涉及的地层为上第三系（N）和第四系（Q）地层，局部少量渠段涉及元古界及下第三系（E）。项目区场地为中硬类场地，地基土不存在液化和湿陷问题。项目区的工程抗震设防分类为标准设防类。场区内未发现泥石流、滑坡等不良地质现象，是可以进行建设的一般性场地。叶县土壤共分 5 个土类，8个亚类，15 个土属，48 个土种。黄棕壤土类面积最大，占土地面积的 82.3%。项目区土壤以黄棕壤土为主。2.2 样地的选取试验在河南省叶县进行。以等氮量（纯氮量 225 kg/ hm2）为原则，设 4 个处理，分别为： N1：秸秆还田 +常规施肥（尿素），（施纯氮量 225 kg/ hm2）；N2：秸秆还田+尿素+硝化抑制剂双氰胺 (（DCD）（施尿素量的 5%）；N3：秸秆还田+尿素+脲酶抑制剂氢醌（ HQ) （施尿素量的 0.5%）；N4：秸秆还田+尿素+硝化抑制剂双氰胺(DCD,5% ）+脲酶抑制剂氢醌（HQ) （施尿素量的 0.5%）；，三次重复，计 12 个小区，每个小区面积 60m2（10m*6m），各小区总计施纯氮量一致，其它管理同一般高产大田。田间示意图如下图 1。(氮肥基追比 6：4)测定时期：小麦返青期、小麦 拔节期、小麦抽穗期等个 3 时期。N4 N3 N2 N1N4 N3 N2 N1N4 N3 N2 N1 30米24 米图 12.3 实验方法 2.3.1 取样方法 采样于 2016 年 2 月、3 月、4 月，一共有 12 个采样点，每一个采样点都用土钻取 020cm，2040cm 层土样，并用中性笔标注好采样人、采土日期、采样深度、采样地点，将标签贴于样品袋上。为保持土壤水分及有机碳损失率降到最低，取样回来当天过 2mm 孔径的土样筛，之后将过筛后的土壤放于 4的冰箱内，以便后续其他指标测量。2.3.2 土壤含水率的测定称取新鲜过筛的土样 10 g 左右，迅速装入称量过准确质量的铝盒内，然后将铝盒置于 105 的电热恒温鼓风干燥箱中，烘干 48 h 后至恒重，移入干燥器内冷却至室温，称量重量，计算土壤的含水率。每个土壤样品都做三个重复。2.3.3 土壤 pH 的测定用电子天平取 10 g 风干土，放入 100 ml 塑料瓶中，加入 25 ml 蒸馏水，置于空气浴振荡器（HZQ-C）中，转速为 120 r/min，震荡 30 min 后，用 pH 仪进行测定，并记录每个样品的 pH 值。每个土壤样品做三个重复。2.3.4 土壤速效钾的测定称取 5.0g（精确到 0.01g ）通过 2mm 筛孔筛选的风干土样放置于于浸提瓶中，加入 50mL 1mol/L 的乙酸铵溶液，加塞振荡 30min 左右，然后用干滤纸过滤，将滤液直接供火焰光度计测钾使用，记录检流计的读数。从工作曲线上查得待测液的钾（K）浓度（g/mL）。工作曲线的绘制：将配制好的钾标准系列溶液放置在桌面以待使用，用0g/mL 钾标准系列溶液调火焰光度计上检流计读数到零后，然后由稀到浓依序去测定钾标准系列溶液的检流计读数。在方格纸上以钾浓度（g/mL）为横坐标，以检流计读数为纵坐标，绘制工作曲线。结果计算方法如下：（1）10321KmVcW式中：W k速效钾（K）含量，mg/kg；c从工作曲线上查得测读液钾的浓度，g/mL；V浸提剂体积，50mL；K2将风干土样换算成烘干土样中水分换算系数；m1风干土样质量，g。2.3.5 土壤速效磷的测定称取 2.5g 过 20 目筛的风干土样于浸提瓶中。加入 0.5mol/LNaHCO350ml,再加一勺无磷活性炭，盖上瓶塞，在震荡机上震荡 30min（转速 160？一般控制温度 2025）。用无磷滤纸（定量滤纸）过滤，滤液承接于三角瓶中。吸取10ml 滤液于 150ml 三角瓶中，再用滴定管加入 35ml 蒸馏水,接着用移液管加入5ml 钼锑抗试剂,摇匀，放置 30min 后，用 700nm 或者 880nm 的波长进行比色。标准曲线的绘制：用移液管分别准确吸取 5g/ml 磷标液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml 于 150ml 三角瓶中，再加入0.5mol/LNaHCO310ml,加水至容量瓶刻度线处，摇匀，加入 5ml 钼锑抗试剂,快速混匀显色，绘制成标准曲线。2.3.6 土壤脲酶的测定试剂配制：甲苯。10%尿素：称取 100g 尿素，用水溶至 1L。柠檬酸盐缓冲液（pH6.7）：取 368 g 柠檬酸溶于蒸馏水中，另取 295 g KOH（氢氧化钾）溶于水，待溶液冷却后再将两种溶液合并（大概到 1.5L），用 1mol/L NaOH（氢氧化钠）将 pH 调至 6.7，并用蒸馏水定容至 2L。苯酚钠溶液（1.35mol/L）：125g 苯酚溶于少量乙醇，加 4ml 甲醇和37ml 丙酮，用乙醇稀释至 200ml（A 液）；54g NaOH 溶于 200ml 水中（B 液）。将 A、B 溶液保存在冰箱中。使用前将 A、B 溶液各 200ml 混合，用蒸馏水稀释至 1L。次氯酸钠溶液：取 10%的 45ml 次氯酸钠溶液，用蒸馏水稀释定容至500ml 容量瓶中，即活性氯的浓度为 0.9%，溶液稳定。氮的标准溶液：精确称取 0.4717g 硫酸铵溶于水并稀释至 1000ml，则得含氮 0.1mg/ml 的标准液。再将此液稀释 10 倍制成氮工作液（0.01mg/ml）。标准曲线绘制：用移液管分别精确吸取配置好的氮工作溶液 0（空白），1，3，5，7，9，11，13ml 移至 50m 的 l 容量瓶，加入 20ml 蒸馏水，再加入苯酚钠溶液 4ml，仔细混合后，再加入次氯酸钠溶液 3ml，充分震荡，然后放置20 分钟，用蒸馏水稀释至刻度。以空白调零，1h 内在分光光度计上于波长578nm 处进行比色。根据光密度值与溶液浓度绘制标准曲线。操作步骤 ： 称 5.00g 土样，置于 50ml 容量瓶中。 向容量瓶中加入甲苯 1ml（以能全部使土样湿润为度），加容量瓶塞塞紧轻摇后，并放置 15 分钟 之后加入 10尿素溶液 10ml 和柠檬酸缓冲液 20ml（pH6.7），并仔细混匀。 将容量瓶放入恒温箱，在 37下培养 24h。 培养结束后，将悬液用致密滤纸过滤于离心管中。 显色：过滤后取新鲜滤液 1ml 加入 50ml 容量瓶中，加苯酚钠溶液 4ml和次氯酸钠溶液 3ml，随加随摇匀。放置 20 分钟左右，用水稀释至刻度，溶液呈现靛酚的蓝色。同时用 1ml 蒸馏水代替滤液，作为调零空白对照。 1h 内在（靛酚的蓝色在 1h 内保持稳定）分光光度计上于 57