一种酸性土壤用脲酶抑制剂及制备方法、使用方法和应用技术

本发明专利技术涉及脲酶抑制剂技术领域，具体提供一种酸性土壤用脲酶抑制剂及制备方法、使用方法和应用，脲酶抑制剂成分包括聚

【技术实现步骤摘要】
一种酸性土壤用脲酶抑制剂及制备方法、使用方法和应用


[0001]本专利技术涉及脲酶抑制剂
，具体提供一种酸性土壤用脲酶抑制剂及制备方法、使用方法和应用。

技术介绍

[0002]尿素是占比最大的一类氮肥，2018年全球氮肥施用总量达到1.07亿吨，尿素占55％左右，近几年中国氮肥年产能大约4000万吨左右，尿素占68％左右。脲酶能够以10
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倍的速率催化尿素分解为二氧化碳和氨，且脲酶是一种诱导酶，具有高度专一性，只对尿素起催化作用。在土壤脲酶的作用下，尿素快速水解，15天的分解率达到98％，导致尿素在土壤中的留存时间大幅缩短、尿素氮利用率显著降低和土壤氨挥专利技术显增加，且带来严重的环境问题。
[0003]脲酶抑制剂是一类能有效降低脲酶活性的物质，能有效延缓尿素水解和延长尿素在土壤中的存留时间和肥效，从而提高其利用效率。因N
‑
丁基硫代磷酰三胺(NBPT)低量添加便能产生高效的脲酶抑制效果，其在众多脲酶抑制剂中脱颖而出，是当前的主流脲酶抑制剂。全球尺度的Meta
‑
分析研究结果表明NBPT添加到尿素中能平均增加作物产量6％、减少氨气排放53％。然而，大量文献研究结果表明NBPT在酸性土壤(pH<5.5)中没有明显的脲酶抑制效果，也没有氨气减排效果。因此，筛选能在酸性土壤中产生高效脲酶抑制效果的物质具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种酸性土壤用脲酶抑制剂及制备方法、使用方法和应用，解决了主流脲酶抑制剂NBPT只在中性和碱性土壤上作用效果明显，在酸性土壤上作用效果差的现状。
[0005]本专利技术是这样实现的，提供一种酸性土壤用脲酶抑制剂，成分包括聚
‑
γ谷氨酸。
[0006]本专利技术提供上述的酸性土壤用脲酶抑制剂的制备方法，通过微生物发酵合成，纯化后获得。
[0007]本专利技术提供上述的酸性土壤用脲酶抑制剂的使用方法，将一定量聚
‑
γ谷氨酸与尿素混合，完全溶解于水中，均匀浇于土表或混合后直接撒施于土表。
[0008]优选的，上述使用方法中，聚
‑
γ谷氨酸的有效添加量为尿素质量的0.5
‑
1.5％。
[0009]本专利技术提供上述的酸性土壤用脲酶抑制剂的应用，用于在酸性土壤中，抑制脲酶活性，从而抑制尿素的分解。
[0010]优选的，上述应用中，聚
‑
γ谷氨酸的脲酶活性抑制机理为：减少脲酶功能基因ureC的绝对丰度，改变脲酶功能基因ureC的功能基因微生物多样性，减少脲酶功能基因ureC微生物群落中优势物种的相对丰度。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0012]提供一种酸性土壤专用的脲酶抑制剂，主成分包括聚
‑
γ
‑
谷氨酸，其在酸性土壤
上的脲酶抑制效果稳定，补足NBPT在酸性土壤上作用效果差的问题。
附图说明
[0013]下面结合附图及实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：
[0014]图1为实施例1中土壤脲酶活性；
[0015]图2为实施例1土壤中的ureC功能基因的主坐标分析(PCoA，属水平)；
[0016]图3为实施例1土壤中的ureC功能基因的物种相对丰度(属水平)。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0018]实施例1、聚
‑
γ谷氨酸在酸性棕壤中对脲酶的抑制：
[0019]1、验证试验：
[0020]地点在中国科学院烟台海岸带研究所，开展温室盆栽试验。盆栽供试土壤是采集自沈阳农业大学东北典型棕壤长期定位试验站的代表性旱地耕作层0
‑
20cm棕壤(N41
°
49
′
49
″
，E123
°
34
′4″
)，土壤pH(1：1的水土比)为4.89，为酸性棕壤。盆栽土壤的施肥水平(N
‑
P2O5
‑
K2O)为360
‑
150
‑
300，聚
‑
γ
‑
谷氨酸的添加量为30mg/kg土，氮肥为尿素，磷肥为一水过磷酸钙，钾肥为硫酸钾。将聚
‑
γ
‑
谷氨酸与尿素、一水过磷酸钙、硫酸钾混合均匀后，溶解于水溶液中，水溶液均匀浇于土表，后期不再追施其它肥料。在施肥后第1，3，7，15，25，40和55天采集土壤测定脲酶活性，同时采用实时荧光定量PCR的方法测定编码脲酶功能基因ureC的绝对丰度(拷贝数)和采用高通量测序分子生物学方法测定ureC功能基因的群落结构变化。
[0021]2、对比试验1：
[0022]地点在中国科学院烟台海岸带研究所，实验条件与验证试验一致，只是尿素中不添加聚
‑
γ
‑
谷氨酸，为消除聚
‑
γ
‑
谷氨酸本身氮养分的影响，对比试验土壤对应地补施与验证试验土壤添加聚
‑
γ
‑
谷氨酸所含氮等氮量的尿素。
[0023]3、结果
[0024]验证试验土壤(UP)中的脲酶含量在第天1至第45天显著小于对比试验1土壤(U)中的脲酶(Urease)活性(13.00％
‑
16.39％)(p<0.05，图1)，在第1、3、7、15、25、45天的降幅分别为13.04％、14.01％、14.47％、13.83％、13.00％和16.39％，说明聚
‑
γ
‑
谷氨酸在酸性棕壤中显著抑制降低脲酶活性，具有显著的脲酶抑制效果。
[0025]同时实时荧光定量PCR方法的测定结果表明验证试验土壤中编码脲酶的功能基因ureC绝对丰度(拷贝数)降低34.50％
‑
175.18％，证实聚
‑
γ
‑
谷氨酸添加显著抑制脲酶活性。高通量测序的结果表明unclassified_d__Bacteria(19.95％)，Bradyrhizobium(11.11％)，Mesorhizobium(5.10％)，Rhodopseudomonas(2.99％)是土壤中的优势物种，PCoA分析(ANOSIM)发现验证试验土壤(UP)和对比试验土壤(U)中的ureC功能基因微生物群落可以明显区分开(R＝1.00,p＝0.098，图2)，验证试验土壤中，Bradyrhizobium、Rhodopseudomonas、Leptothrix_r__root、Pseudolabrys、Caballeronia、St本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酸性土壤用脲酶抑制剂，其特征在于，成分包括聚
‑
γ谷氨酸。2.根据权利要求1所述的酸性土壤用脲酶抑制剂的制备方法，其特征在于，通过微生物发酵合成，纯化后获得。3.根据权利要求1所述的酸性土壤用脲酶抑制剂的使用方法，其特征在于，将一定量聚
‑
γ谷氨酸与尿素混合，完全溶解于水中，均匀浇于土表或混合后直接撒施于土表。4.根据权利要求3所述的酸性土壤用脲酶抑制剂的使用方法，其特征在于，聚
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蕾，宫平，张丽莉，魏占波，王玲莉，石元亮，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：