农业生产中氮肥的施用是影响全球氮素循环的一个重要因素,在促进作物增产的同时,也对生态环境产生了巨大的影响。其中硝化作用是导致土壤中氮素损失的一个重要原因。这是因为铵态氮肥经过硝化作用转变为硝态氮后,只有一小部分为植物所吸收,而大量的硝态氮被淋失,或经反硝化作用形成氮氧化物进入大气,这不仅导致氮肥利用效率降低,同时也引起了水体富营养化、大气污染与温室效应等问题。硝化抑制剂能专一抑制土壤中氨氧化微生物,在一些发达国家应用广泛,由于生产成本高,在我国农业生产中并没有得到推广。目前,在农作物中发现高粱具有分泌生物硝化抑制物质——对羟基苯丙酸（MHPP）。因此,本试验利用高粱水培试验研究了高粱分泌生物硝化抑制物MHPP的机制,研究内容主要是不同氮素形态对高粱分泌生物硝化抑制物MHPP的影响及其调控机制。其次,通过大田试验、盆栽试验、室内土壤培养试验测定了高粱分泌的生物硝化抑制物的实际应用效果,主要内容包括生物硝化抑制剂对作物产量及氮肥利用率的影响以及其对土壤中铵硝浓度变化和温室气体N₂O排放的影响。主要结果如下:1.高粱在不同的氮源下水培后,铵态氮营养下的高粱根系大量分泌生物硝化抑制物MHPP,而硝态氮营养下的高粱根系几乎没有分泌MHPP。并且,MHPP的分泌速率随着铵离子浓度的升高而增加。2.利用对质子泵具有激活作用的壳梭孢菌素（Fusicoccin）和抑制剂钒酸盐（Vanadate）处理高粱根系后发现,壳梭孢菌素能提高MHPP的分泌而机酸盐则导致其分泌降低,统计结果发现,高粱分泌MHPP与根系分泌质子之间存在显著的线性相关性。3.大田试验中,种植高粱的土壤中铵、硝浓度分别为33mg/kg、98mg/kg,而对照种植玉米的土壤中铵、硝浓度分别为28mg/kg、119mg/kg;盆栽试验中,种植高粱的土壤中按硝浓度分别为17 mg/kg、208 mg/kg,而对照种植玉米的土壤中按、硝浓度分别为13mg/kg、240 mg/kg;室内土壤培养试验中,添加高粱根际分泌物的土壤中的铵态氮浓度高,硝态氮浓度低,而对照土壤中的铵态氮浓度下降较快,硝态氮浓度增加也较快。4.生物硝化抑制物在一定的程度上能抑制土壤N₂O的排放。大田试验中,种植玉米的对照土壤排放N₂O的峰值为244 μgN m-2 h-1,而高粱处理排放冷值为148 μgN m-2 h-1;盆栽试验中,没有明显的排放峰,但对照盆栽玉米的N₂O排放通量明显高于盆栽高粱;室内土培试验中,对照的N₂O排放峰值为20Oμg N m-2 h1,而添加高粱根系分泌物的N₂O排放峰值为18 μgN m-2 h-1。本研究结果说明,高粱在铵态氮营养下分泌的硝化抑制剂MHPP受铵的诱导,并且通过细胞膜质子泵的活性对其分泌加以调控。并且这些硝化抑制剂对土壤中的硝化作用有显著的抑制作用,并且对后续的硝化作用产生的N₂O排放也具有抑制效果。