三江平原典型小叶章湿地土壤氨挥发特征及影响因素

采用通气法对三江平原典型草甸小叶章湿地和沼泽化草甸小叶章湿地土壤的氨挥发进行了原位测定,并对其主要影响因素进行了分析。结果表明,二者的氨挥发速率在生长季内的变化趋势基本一致,7月中旬前出现两次挥发高峰和一次低值,之后整体呈严格单调下降趋势,后者的氨挥发速率较高,平均为前者的1.35±0.53倍;二者累计氨挥发量的变化趋势也基本一致,7月中旬前增加迅速,且值比较接近;之后增加缓慢,但其值发生明显分异,表现为后者大于前者;生长季内,典型草甸小叶章湿地土壤的氨挥发总量为6.35 kg N.hm-2,而沼泽化草甸小叶章湿地则为6.87 kg N.hm-2,二者之比为1∶1.08;氮素物质基础不是影响二者氨挥发过程的重要限制因素,大气温度及其所引起的其它温度波动是影响氨挥发速率变化的重要因素;降水及土壤水分波动与散失是引起氨挥发速率局部波动的重要原因;土壤pH和质地是导致氨挥发速率普遍较低的根本原因;而各种因素综合作用的结果则是引起二者氨挥发速率和氨挥发量变化及差异的主要原因。     

施肥对巢湖流域稻季氨挥发损失的影响

采用通气法对巢湖流域稻季土壤氨挥发原位监测,研究了不同施肥量及秸秆还田处理对稻季氨挥发的影响。结果表明,氨挥发峰值发生在施肥后的第1-3 天,氨挥发损失主要集中于施肥后的1周。2010年整个稻季氨挥发净损失量为7.22-14.20 kg/hm²,占氮肥施用量的4.59%-6.64%,基肥期是主要的氨挥发时期,约占总氨挥发量的60%,穗肥期氨挥发总损失量最小。常规施肥处理氨挥发总损失量最大,与常规施肥相比,优化施肥、减量化施肥均能减少稻田土壤氨挥发损失1%-2%,氮磷肥减量同时秸秆还田处理氨挥发量最小,其总氨挥发量占常规处理的54%。施肥后的1-2d内田面水中的NH₄⁺-N浓度达到最大值,且各施肥处理的氨挥发量与同期田面水中的NH₄⁺-N浓度呈线性正相关。结合经济效益和环境效应分析发现,秸秆还田处理可减少氨挥发损失,同时获得较高的经济效益,适宜在巢湖流域水稻季推广。     

土壤盐渍化对尿素与磷酸脲氨挥发的影响

氨挥发是肥料氮素损失的重要途径之一,肥料类型、土壤类型、肥料用量以及土壤全盐量均影响氨挥发损失率及挥发特征。本文采用通气法测定了磷酸脲和尿素两种肥料六个施肥量处理分别施入六个不同盐渍化程度（1.7、9.9、16.4、23.2、29.1、37.9 g/kg）的土壤后氨挥发累积状况和动力学特性,以及土壤氨挥发累积量与土壤电导值之间的相关性。结果表明：（1）在土壤总盐介于1.66 -37.9 g/kg的范围内,随着土壤含盐量增加,尿素与磷酸脲处理的氨挥发累积量显著增加;土壤含盐量对氨挥发速率有显著的促进作用。（2）各处理二次线性函数拟合的二项式系数a均为负值,表明：在不同盐渍化条件下肥料的挥发速率是随着时间增长而降低的;一次线性函数和Elovich 方程的斜率a随土壤含盐量增加而增大,表明：土壤盐渍化将加剧土壤的氨挥发速率。（3）土壤氨挥发累积量与电导值拟合结果符合logistic方程（︱R︱分别为0.9732,0.9815,0.965,0.9182,0.9817,0.9971︱R︱>r0.01=0.9172, n=6）,氨挥发累积量随土壤电导值呈“S”型增长。     

不同施肥与灌水量对槟榔土壤氨挥发的影响

利用通气法田间原位试验,研究了不同施肥模式、灌溉量对槟榔土壤氨挥发速率和挥发量的影响。结果表明：槟榔恢复期和出花期追肥灌水后,不同施肥处理均在第3天出现氨挥发速率峰值（0.50-3.42 kg.hm-2.d-1）,而后迅速下降并进入低挥发阶段。出花期氨挥发速率峰值（1.50-4.42 kg.hm-2.d-1）比恢复期氨挥发速率峰值明显高。灌水量小(300 m3. hm-2)的氨挥发率和总量比灌水量大(600 m3. hm-2)的明显减小。在同一氮水平下,有机质含量较低的氨挥发率较高。在同一有机质含量条件,氨挥发率随着N肥含量增加而升高。与单施N肥处理相比,有机肥与N肥配施可明显减少氨挥发速率和总量,可减少氮损失。     

曝气充氧条件下污染河道氨挥发特性模拟

以污染河道为研究对象,模拟研究污染河道在曝气充氧(底泥曝气,ES组;水曝气,EW组)条件下氨挥发的特性,探讨主要影响因素及其作用过程.研究表明,污染河道水体具有一定氨挥发潜力,在实验室模拟条件下,氨挥发速率平均为2.51mg·m-2·h-1,相当于0.50 kgN· hm-2·d-1;曝气污染河道水体的氨挥发有一定的促进作用,与对照相比(EC组)氨挥发速率和累积氨挥发量存在显著差异(P＜ 0.05);不同曝气方式对氨挥发过程影响不同,氨挥发速率存在显著差异(P＜0.05);至实验结束,EW组的累积挥发量为2809.76 mg/m2,分别是ES组和EC组的1.17和2.25倍;各实验组的氨挥发累积量用一级动力学方程能很好地拟合,根据模型可以预测氨挥发量;同一温度条件下,pH值、铵氮浓度和通气频率是影响氨挥发的主要因素;曝气可以通过增加通气频率和提高水体pH值来促进氨挥发进行;在曝气作用下随着硝化过程的进行对氨挥发有一定的限制作用;曝气条件下,氨挥发作用在硝化过程启动阶段最为明显.     

日光温室番茄-西瓜轮作系统不同水氮处理氨挥发特征

为探究黄土高原地区日光温室果蔬栽培中氨挥发特征,在陕西省杨凌区选择当地典型的日光温室,设置4个不同的水氮处理,采用密闭式间歇抽气法监测番茄-西瓜轮作季的氨挥发特征.结果表明: 日光温室栽培土壤氮素转化快,施氮处理施肥后第1～2天氨挥发出现峰值,氨挥发峰值为0.26～2.02 kg N·hm^-2·d^-1,7 d左右各处理氨挥发通量相近;施氮处理间氨累积排放量无显著差异;相同施氮量条件下,降低灌溉量氨累积排放量两季平均增加了46.7%;不同种植季氨平均排放通量和累积排放量均表现为西瓜季高于番茄季,西瓜季高温促进了氨排放;土壤铵态氮含量、土壤孔隙含水量、0～5 cm地温和温室气温均对氨排放通量有极显著影响,而土壤pH值与氨挥发通量呈显著负相关关系.不同种植季氨挥发通量和累积排放量存在差异,降低施氮量可减少氨排放,相同施氮量条件下降低灌溉量增加了氨排放.     

不同施肥模式下夏玉米田间土壤氨挥发规律

利用通气法田间原位试验,研究了不同施肥模式对夏玉米田间土壤氨挥发的影响.结果表明:单施化肥与秸秆还田配施化肥处理的田间氨挥发速率日变化与白天田间土壤表层温度(简称地温)变化表现基本一致,呈现由低到高的"单峰"趋势.夏玉米田间氨挥发损失的高峰期主要发生在白天11:00～13:00.但持续时间较短,单施化肥与秸秆还田配施化肥处理均在氮肥施入当天田间氨挥发速率达最高值,此后迅速降低,氨挥发损失主要集中于前7d,累计氨挥发量占总量的88.57%～96.72%.与单施化肥相比,秸秆还田配施化肥可显著减少氨挥发损失4.06～8.25 kg · hm-2,氨挥发损失率降低0.37%～1.17%.夏玉米大喇叭口期后对氮素需求较多,较高的田间土壤持水量均可以削弱氨挥发损失.确定适宜的秸秆与氮肥配比量,适量增加大喇叭口期的氮肥追施量配合及时浇水,是提高氮肥利用效率的有效途径之一.     

生物炭对农田土壤氨挥发的影响机制研究进展

降低土壤氨挥发量是农田生态系统中减少土壤氮素损失、提高氮肥利用率的关键途径之一。生物炭具有独特的理化性质,施入土壤后可改变土壤理化性状,影响土壤氮素循环,并对农田土壤中氨挥发产生重要的影响。本文首先介绍了稻田和旱田两种土地利用方式下农田氨挥发过程及其影响因素(气候条件、土壤环境、施肥管理等);其次,重点综述了生物炭对农田生态系统氨挥发影响的研究进展,并从物理吸附机制、气液平衡机制、生物化学过程调节机制等方面探讨了生物炭介入下农田土壤氨挥发的响应机制,认为土壤氨挥发减排的响应主要是基于生物炭表面含氧官能团对土壤NH₄⁺和NH₃的吸附作用及促进土壤硝化作用;而生物炭增加土壤氨挥发排放主要与生物炭提高土壤pH值和透气性、增强土壤有机氮矿化微生物活性有关。最后,对生物炭减少土壤氨挥发、提高氮肥利用率的研究方向进行了展望。     

不同包膜控释尿素对农田土壤氨挥发的影响

为了探索包膜控释尿素土壤氨挥发损失规律特征和提高肥料氮素利用率,采用小麦玉米轮作田间试验,通过与普通尿素进行对比,运用土壤氨挥发原位测定方法——通气法系统研究了硫包膜和树脂包膜控释尿素的施用对小麦玉米轮作农田土壤氨挥发的影响.研究结果表明:在两种施氮量水平下(210 kg/hm2和300 kg/hm2),与普通尿素相比,硫包膜和树脂包膜控释尿素在小麦基肥期、小麦追肥期和玉米施肥期的施用均减少了土壤氨挥发的累积损失量,分别达35.1％-54.3％、59.6％-75.2％、65.6％-98.1％;有效降低了土壤氨挥发通量峰值且延迟其出现时间3-8 d,并能延缓土壤氨挥发主要阶段的时间分别为4-12 d、5-12 d.在小麦玉米轮作周年中,控释尿素土壤氨挥发累积损失量为28.39-43.35 kg/hm2,土壤氨挥发损失率为4.48％-5.63％,控释尿素时段土壤氨挥发通量比普通尿素降低了51.0％-70.8％;且树脂包膜控释尿素的施用降低小麦玉米轮作农田土壤氨挥发的效果优于硫包膜控释尿素.     

几种控释氮肥减少氨挥发的效果及影响因素研究

采用“静态吸收法”和“土柱淋溶法”、室内模拟试验,研究几种控释氮肥施入土壤后的氨挥发损失情况、N溶出速率、土壤脲酶活性及pH值变化的关系．结果表明,施氮450mg·kg^-1土时,3种控释氮肥氨挥发损失氮总量分别比普通尿素减少49．7％、28．0％和71．2％;施氮600mg·kg^-1土时,3种控释氮肥氨挥发损失氮总量分别比普通尿素减少34．6％、12．3％和69．9％．控释氮肥能显著降低土壤氨挥发量,减少因施肥而引起的大气环境污染．控释氮肥氨挥发量与不同氮肥引起的土壤脲酶活性、pH值、土壤中氮溶出速率密切相关．土壤的氨挥发总量与肥料在土壤中溶出总量的相关系数达到0．9533,在肥料施入的前期土壤氨挥发量同土壤脲酶活性、pH值的相关系数达到0．9533和0．9908。     

辽河下游平原不同水分条件下稻田氨挥发

应用通气密闭室法,研究了辽河下游平原不同水分条件下潮棕壤稻田生态系统施用氮肥后的NH3挥发.结果表明稻田施用氮肥后有明显NH3挥发损失,整个生长期间总挥发量为11.64～34.01 kg N·hm-2,占施氮量的4.66%～11.66%;不同施肥时期的损失量为分蘖期＞孕穗期＞移栽前,挥发高峰出现在施氮肥后的2～4 d内.稻田水分状况对NH3挥发损失具有重要影响,田面积水条件下NH3挥发总量和肥料氮损失率都较大,且不同施氮水平间差异显著(P＜0.05),挥发量随施氮量的增加而增加;田面不积水条件下NH3挥发量相对较小.氮肥用量、田面水NH4 浓度和pH是影响NH3挥发的重要因素;氮肥用量为180 kg N·hm-2时,不同磷水平对NH3挥发的影响不显著.     

施用南荻生物炭对不同类型土壤氨挥发的影响

在洞庭湖区农田施用秸秆生物炭不仅能实现秸秆资源化利用,还可降低环境污染压力。本研究于2020年采用水稻盆栽试验,研究了不同南荻秸秆生物炭施用量对土壤氨挥发速率、累积氨挥发量、表面水pH值和NH₄⁺-N浓度的影响。供试土壤为第四纪红土发育的红黄泥和花岗岩发育的麻砂泥水稻土,设置6个南荻秸秆生物炭添加处理,即分别以土柱0～20 cm土壤重量的0%、1%、2%、4%、6%和8%比例添加生物炭,每盆施用复合肥200 kg N·hm^-2。结果表明: 施用生物炭导致两种土壤之间或不同生物炭处理之间的氨挥发速率和累积量均存在显著差异。麻砂泥施用生物炭处理在施肥后第2天出现氨挥发峰值,且较不施生物炭处理峰值降低了23.6%～53.4%;红黄泥氨挥发峰值出现在施肥后第7～13天,且其峰值随着生物炭添加量的增加而升高。整体上,麻砂泥土壤的氨挥发速率均高于红黄泥。麻砂泥土壤＜4%生物炭添加量能抑制土壤氨挥发速率及累积量,其中以2%处理降幅最大(46.9%),但生物炭添加对水稻生长前期表面水pH值的影响不显著;红黄泥土壤随着南荻生物炭用量的增加,表面水中pH值和NH₄⁺-N浓度增加,导致氨挥发速率及累积量增幅达1.3～10.5倍。回归分析显示,生物炭添加量是影响两种土壤氨挥发的关键因素。Elo-vich方程能较好地拟合两种土壤的氨挥发累积量随时间的变化动态,各施炭处理的相关系数均达极显著水平。总体上,对于偏中性的麻砂泥土壤,施用一定量的南荻生物炭对氨排放有一定的抑制作用,而对于酸性的红黄泥土壤,增施南荻生物炭会通过提高表面水的pH值和NH₄⁺-N浓度促进氨挥发,因此针对不同类型土壤施用南荻秸秆生物炭应注意选择适宜用量,以降低氮素损失。     

Ammonia volatilization from tropical legume mulches and green manures on unlimed and limed soils

In the humid tropics, legumes are harvested and surface applied as mulch or incorporated as green manure. Studies on N dynamics and budgets from these systems report unaccounted losses of N. Ammonia volatilization may account for a significant percentage of these unexplained N deficits. The main objectives of this study were to: 1) determine the rate and amount of ammonia volatilization from organic amendments, both incorporated (green manure) and unincorporated (mulch), 2) compare ammonia volatilization of organic amendments on both acid (unlimed) and limed soils, and 3) correlate quality, i.e. polyphenolic and lignin concentration and carbon-to-nitrogen ratio, of the organic amendments with ammonia volatilization and net N mineralization. In an incubation experiment, ammonia volatilization losses and net N mineralization were measured from fresh leaflets of 10 legumes over a three-week period. Ammonia volatilization losses for the 10 species ranged from 3.4 to 11.8% of the total N applied in the organic amendment. Lignin content was negatively correlated to ammonia volatilization. Ammonia volatilized from mulches but not green manures, on both unlimed and limed soils, suggesting that ammonia volatilization is a surface phenomenon and not affected by soil pH. Net N mineralization was affected by species and soil pH, but was unaffected by placement (green manure or mulch). For the farmer in low-input agriculture where N tends to be limiting, volatilization losses of N from legume mulch systems could be on the same order of magnitude as crop removal.     

氮添加对沙质草地氨挥发及硝态氮淋溶的影响

采用密闭室法和离子交换树脂袋法,研究了科尔沁沙质草地不同处理(水添加、氮添加、水氮添加)氧挥发的损失量和硝态氮的淋溶量.结果表明:氮添加处理和水氮添加处理显著促进了氨挥发(P＜0.05),最大氨挥发速率显著高于对照;氮添加处理和水氮添加处理的氨挥发累积量为111.80和148.64 mg·m-2,分别占氮添加量的1.1％和1.5％;水氮同时添加条件下,氨挥发累计量显著高于氨添加处理(P＜0.05),水添加处理和对照相比没有显著差异(P＞0.05);水氮添加处理显著增加了土壤深度20 cm处的硝态氮淋溶量(P＜0.05),氮添加处理和水氮添加处理的硝态氮淋溶量分别是对照的1.96和4.22倍,然而在土壤深度40 cm处各处理硝态氮淋溶量差异不显著(P＞0.05);可见,氮添加和水氮添加均促进了土壤的氧挥发,对硝态氮的淋溶没有显著影响.     

Model of ammonia volatilization from calcareous soils

A quantitative model of ammonia volatilization from the calcareous soil uppermost 1-cm layer was developed and tested. The model accounts for the following processes: ammonium-ammonia equilibration in the soil solution, cation exchange between calcium and ammonium which results in ammonium distribution between soil liquid and solid phases, nitrification of dissolved ammonium, distribution of ammonia between liquid and gaseous phases and diffusion of gaseous ammonia in the soil air. The combined effect of various characteristics such as soil pH, cation exchange capacity, water capacity and nitrification rate on ammonia losses from various soil types have been studied. The model was validated against experimental results of ammonia losses from different soils for its use as a predicting tool. The model shows that most of ammonia losses can be explained by the interactive effect of high soil pH and low cation exchange capacity. Computations show increased ammonia volatilization with decreasing soil water capacity. Increasing fertilizer application rate has a small effect on percentage of ammonia losses. Increased nitrification rate and shorter “lag” period of nitrification reduce ammonia losses considerably. Good agreement was obtained between model calculations and experimental results of ammonia volatilization from 13 soils.