氮肥施用量调控3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)对石灰性土壤临时积水条件下N2O排放的抑制效果

本研究针对气候变化导致临时性积水频发背景下，探究土壤pH和氮肥用量如何调控硝化抑制剂DMPP对N2O排放的抑制效果。通过温室模拟实验发现，DMPP在非石灰性土壤中可降低80%N2O排放，但在石灰性土壤中低氮量（60 mg N kg-1）时失效。研究为精准施用硝化抑制剂提供了重要理论依据。

　　

随着全球气候变化加剧，极端降水事件频发导致农田临时性积水现象日益普遍。这种短期的厌氧环境会显著促进土壤中N₂O（一种强效温室气体）的排放。硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)作为减少氮肥损失的关键技术，其效果受土壤pH和氮肥用量的影响尚不明确。德国基尔大学植物营养与土壤科学研究所的研究团队在《Applied Soil Ecology》发表的研究，首次揭示了DMPP在不同pH土壤临时积水条件下的作用机制。

研究采用温室控制实验，通过设置石灰处理（调节pH至6.9）与对照（pH5.4）、两个氮肥水平（60/180 mg N kg^-1）及DMPP添加，结合静态箱法气体采集、乙炔抑制技术测定N₂O/(N₂O+N₂)比值、16S rRNA和ITS扩增子测序等技术，系统分析了DMPP对微生物群落和氮转化的影响。

3.1 土壤pH变化
石灰处理使土壤pH稳定在6.9，而对照土壤因铵态氮施肥进一步酸化至4.9。这为后续研究pH效应提供了理想梯度。

3.2 N₂O排放特征
DMPP在积水前对所有处理均能减少78%N₂O排放。积水后，非石灰土壤中DMPP保持80%减排效果，而石灰土壤仅在180 mg N kg^-1时减排94%，低氮量时无效。乙炔抑制实验显示DMPP能降低石灰土壤N₂O/(N₂O+N₂)比值，但在酸性土壤无此效应。

3.3 微生物机制解析
DMPP显著抑制硝化菌（如Nitrospira、Nitrosospira）丰度，这与NH₄⁺-N转化延迟直接相关。在酸性土壤中，DMPP通过减少反硝化真菌（Cladosporium、Chaetomium）丰度实现减排；而在石灰土壤中，其效果依赖于氮肥用量调控的反硝化菌群（如Bradyrhizobium）活性。

4.1 硝化抑制的普适性
研究证实DMPP对AOB（氨氧化细菌）的抑制不受pH限制，反驳了"酸性土壤中AOA（氨氧化古菌）主导导致DMPP失效"的传统认知。

4.2 水分条件的调控作用
积水期间，酸性土壤N₂O排放量激增至施氮量的8.2%，凸显DMPP在极端天气下的应用价值。

4.3 氮肥用量的关键影响
石灰土壤中，DMPP在常规施氮量（60 mg N kg^-1≈150 kg ha^-1）时失效，可能与低浓度DMPP易被微生物降解有关。

该研究创新性地揭示：DMPP在酸性土壤积水时通过抑制真菌反硝化途径减排，而在石灰性土壤中其效果受氮肥用量调控。这一发现为优化硝化抑制剂应用策略提供了重要依据，尤其对气候变化背景下农田温室气体减排具有实践指导意义。研究同时指出，当前以NH₄⁺-N比例固定添加DMPP的方式可能需要根据土壤性质和施肥量进行调整，这为后续抑制剂配方改进指明了方向。