稻田中氮肥损失途径研究进展

稻田中氮素损失途径主要有氨挥发、硝化-反硝化、淋洗和径流．其中氨挥发是氮素损失的主要途径．通过氨挥发损失的氮可达施入量的9％～42％．氮肥损失一方面降低了氮肥的利用率，另一方面导致地表水、地下水及大气等环境污染，这些污染正严重威胁着人类的健康．减少稻田中氮肥损失的措施主要包括实施生态农业政策和优化氮肥管理．优化氮肥管理主要包括：①确定适宜的氮肥用量．将氮肥的施用量控制在适当水平，是减少氮肥损失、提高氮肥利用率、减少环境污染的主要措施之一；②研究表明，氮肥深施的深度以6～10cm比较适宜；③根据水稻生育期的需肥特点合理运筹；④控释(缓释)肥料的推广应用；⑤平衡施肥．     

化肥有机肥配合对水稻产量和氮素利用的影响

通过对不同施肥下水稻产量和氮肥利用率连续4年的定位观测研究,结果表明:在红壤丘陵区稻田上,土壤氮素来源以施肥带入为主,占土壤氮素总收入95%以上,氮素带出以作物吸收和氨挥发损失为主要途径;水稻对氮素吸收利用与氮素形态关系密切,早稻对无机氮吸收利用好于有机氮,晚稻对有机氮利用优于无机氮;对水稻4年产量统计分析,单施有机肥(M)处理与化肥(NPK)处理具有同等的产量效果,但有机肥料处理提高土壤有机质含量,提升了土壤生产力;单施有机肥(M)处理氮肥利用率达37.8%,化肥有机肥配施(NPKM)处理氮肥利用率为35.1%,而单施化肥(NPK)处理氮肥利用率仅为25.7%.     

稻田施尿素后短期内氮素分布和氨挥发损失研究

采用室内培养试验方法,模拟蘖肥施用后氮素转化过程。试验土壤为采自黑龙江省建三江白浆土型水稻土(JSJ)和庆安草甸土型水稻土(QA),采用通气法测定NH3挥发损失,并测定水层p H,以及水层和不同土层中NH4+-N和尿素态氮含量。试验结果显示,施用尿素后短期内水层p H显著提高,随后p H甚至低于不施氮肥处理,p H增加因土壤而异;随施肥时间推移,水层中氮不断减少,进入土壤中以及挥发损失的氮不断增加。JSJ氨挥发累积量占施氮量13.68%~14.42%,氮量和氨挥发为线性关系;QA氨挥发占施氮量3.39%~7.96%,随施肥量增加氨挥发比例增大。施肥后3 d,水层氮占总施肥量24%~33%,有60%~70%氮扩散到土壤中;施肥后10 d水层氮只占施肥量5.0%~6.3%;施肥后21 d,进入到土壤中氮比例为66%~85%,在p H较低土壤中所占比例更大。尿素转化后铵态氮主要集中在0~2和2~4 cm土层,下层土壤铵态氮含量较低,短期内表层土壤铵态氮可反映施肥变化。施肥后第21天,两地氮素回收率分别为75.71%~86.37%和85.32%~98.29%,另有少量氮进入有机氮库或通过反硝化损失。     

不同氮肥管理模式对稻田氨挥发的影响

采用通气法测定氨挥发量,研究了农户传统施氮、氮化肥减量、按需施氮、新型缓控释氮肥、有机无机配施氮等不同氮肥管理模式条件下稻田氨挥发的影响.结果表明,施氮后稻田氨挥发损失明显,主要发生在施肥后1周内,在施肥后第2天达到峰值,且随施氮量的增加氨挥发通量增加.采用有机无机配施的减氮施肥模式能够显著减少氨挥发损失.而新型缓控释氮肥有其慢速、长期释肥的特点,但在减低氨挥发损失方面效果不明显.     

不同施氮量对稻田氨挥发损失的影响

[目的]研究不同施氮量对稻田氨挥发损失的影响,为解决稻田氮素低利用率提供参考依据.[方法]利用双季稻田间试验,采用动态室法监测基肥和穗肥施用不同用量氮素后的土壤氨挥发特征及田面水氮形态含量特征.[结果]早稻基肥期土壤氨挥发损失峰值于施肥后第5d出现,第9d接近对照水平;晚稻同期及穗肥期土壤氨挥发损失峰值均于施肥后第1d出现.基肥氨挥发损失量低于穗肥,晚稻高于早稻.早、晚稻平均氨挥发损失率分别为12.99％和21.79％.施氮提高氨挥发损失量和累积损失量,且随施氮量的增加而呈现不同程度地增加.氨挥发损失率随施氮量的增加而降低.相关分析表明,氨挥发损失量和磷肥施用量均与田面水铵态氮、硝态氮和溶解性总氮含量呈显著或极显著直线正相关.[结论]施氮通过提高田面水氮含量促进稻田氨挥发损失.通过合理施肥、改变肥料特性等措施降低施肥后田面水中氮含量降低,从而减少稻田土壤氨挥发损失.     

稻田氨挥发损失及减排技术研究进展

氨挥发是稻田氮素损失的主要途径,不仅降低了氮素利用率,还通过促进PM2.5形成和大气氮沉降造成严重的环境问题。本文通过查阅文献,分析了稻田系统氨挥发损失现状及相关影响因子,评价了国内外普遍采用的调整氮肥类型、有机废弃物资源化、添加土壤调理剂和优化水肥管理4种氮素减排措施的优劣,探讨了目前稻田氨挥发减排研究中存在的不足,为后期研究稻田氨挥发减排提供参考。     

太湖地区稻田不同氮肥管理模式下氨挥发特征研究

以减少氨挥发带来的面源污染问题为目的,通过调整氮肥管理模式, 设置农户常规施肥处理、化肥减量施肥处理、缓控释肥处理、有机无机肥配施处理、按需施肥处理以及无氮处理6个管理模式试验,研究太湖地区施氮量与氮肥品种对氨挥发损失的影响。结果表明：氨挥发损失受施氮量的显著影响,施氮量减少22%~44%可降低氨挥发损失20.2%~35.3%。常规化肥处理下,基肥期与分蘖肥期氨挥发损失较为严重。同一施氮水平下,有机肥化肥配施可显著降低氨挥发;缓控释肥可明显减少基肥期氨挥发量,但后期效果不明显。氮肥用量由当前农户施氮水平减少22%时,不会对作物氮累积量与产量造成影响,可见适当降低施氮水平并搭配有机肥,是具产量可持续性及环境友好性的氮肥管理模式。     

机插侧深施肥对水稻氮素吸收和氨挥发的影响

采用田间大区对比试验,研究不同氮肥运筹比例时基肥侧深施肥对水稻氮素和氨挥发损失的影响,为机插侧深施肥技术应用提供理论依据。试验设置不施氮(N0)、常规施肥(FF)、基肥侧深施(40% NDF)、基肥增氮侧深施(55% NDF)和一次性侧深施(100% NDF)5个处理,分析基肥侧深施对水稻产量、氮素吸收和氨挥发的影响。结果表明,等施氮量(225 kg·hm^-2)下,侧深施肥各处理水稻产量与常规施肥处理间没有明显差异,但显著提高了水稻地上部氮素吸收量,氮肥利用率比常规施肥处理提高了13.1~16.5百分点。40% NDF和55% NDF处理基肥氨挥发量和FF处理间差异不显著,100% NDF处理显著增加了基肥的氨挥发量,侧深施肥各处理基肥氨挥发比例和FF处理间差异不显著。55% NDF和100% NDF处理显著降低了水稻生育期总氨挥发量和总损失率,100% NDF处理对氨挥发的抑制效果优于55% NDF处理。机插侧深施肥技术对稻田氨挥发的抑制效果受到稻田平整度的影响,应加强配套技术研究。     

不同深施肥方式对稻田氨挥发及水稻产量的影响

为探讨减少农田氨排放的方法,探究不同深施肥方式对稻田氨挥发损失、氮素利用率及水稻产量的影响,为水稻合理施肥提供理论依据,在湖南省长沙市金井镇长沙农业环境观测站布置盆栽试验,试验设7个处理,分别为：N₀（不施化肥）、S300（传统氮肥撒施）、S210（减氮30%+传统氮肥撒施）、R5（减氮30%+条施,深度为5 cm）、R10（减氮30%+条施,深度为10 cm）、B5（减氮30%+大颗粒球肥深施,深度为5 cm）、B10（减氮30%+大颗粒球肥深施,深度为10 cm）。施肥后第1 d进行氨挥发连续性监测,直至施肥处理氨排放量与不施肥处理无明显差异为止,并在水稻成熟期测定氮含量和产量。结果表明,深施处理可降低田面水铵态氮浓度,促进植株氮素吸收。与S300处理相比,氨挥发损失量降低了30.13%~47.85%。与S210处理相比,深施处理氮素回收率（NRE）提高了9.16%~29.44%;氮素农艺利用效率（NAE）增加了13.85%~32.14%;籽粒生产效率（NGPE）增加了12.18%~28.27%。在减氮30%的基础上,深施处理水稻产量较S210处理增加了12.79%~28.27%,其中B10处理显著减少氨挥发损失量并提高氮素利用率。这说明深施处理有效降低了稻田氨挥发损失,提高了氮素利用率,其中以B10处理（减氮30%+10 cm大颗粒球肥深施）效果最佳;同时深施肥的机械化需要进一步研发和推广。     

土壤盐渍化特性和施肥方法对氮肥氨挥发影响初步研究

采用“静态吸收法”研究了土壤盐渍化类型、程度和施肥方法对氮肥氨挥发损失特征的影响。结果表明:①盐渍化类型不同氨挥发损失特征不同,碱化土壤上氨挥发速率较高但持续时间较短;盐化土壤上氨挥发速率相对较低但氨挥发持续时间较长;②盐渍化土壤上氮肥氨挥发损失高于非盐渍化土壤,氨挥发量、挥发持续时间随着盐渍化程度的增加而增加;③施肥方法对盐渍化土壤上氮肥氨挥发损失有不同影响,在5个典型土壤上,氨挥发损失量均为表施>混施>深施;④在中度盐化土壤上,混施、深施的氨挥发量远高于其他土壤。说明在盐化程度较高的土壤上,仅仅通过改进施肥方法不能完全抑制氨挥发损失,需要通过其他措施,如降低土壤盐渍化程度来减少氨挥发损失。     

氮素水平与施氮方式对稻田氨挥发影响

采用氨挥发的静态吸收法研究了5个不同施氮（尿素）梯度以及3种施肥方法（深施、表施、混施）在3个不同施肥时期的氨挥发损失变化特征。结果表明：随着施氮量的增加,氨挥发通量呈现上升趋势,随着施氮量的提高氨挥发损失量占施氮总量的比例逐渐升高,水稻施用尿素后的氨挥发损失在各个施肥时期比例不一,其中以蘖肥时期损失最大,其次是基肥,穗肥时期氨挥发损失最小。每次施肥后氨挥发持续时间大约7d,在2～4d达到最大值,氨挥发损失随着施氮的增加呈明显增高趋势,其中表施肥最为明显。     

长期不同施肥措施冬小麦-夏玉米轮作体系周年氨挥发损失的差异

目的 基于定位试验平台,比较长期不同施肥处理下小麦-玉米轮作体系周年土壤氮素氨挥发损失的差异,为降低氨挥发损失、提高氮肥利用率提供理论依据。方法 2019—2021年,依托山东农业大学黄淮海玉米技术创新中心定位试验平台,以冬小麦品种石麦15和夏玉米品种郑单958为试验材料,以不施氮肥为对照（CK）,采用有机肥（腐熟牛粪M）和无机氮肥（U）两种氮肥类型,设置两个施氮量分别为380 kg N·hm^-2（M1、U1、U2M2）和190 kg N·hm^-2（U2、M2）,试验共计6个处理,其中氮肥在两季作物间的分配是小麦47.4%、玉米52.6%。采用通气法比较各处理土壤氨挥发速率、累积损失量、籽粒产量及氮肥利用效率的差异。结果 两个种植周期内不同施肥处理均显著影响土壤氨挥发。各处理施肥后氨挥发损失速率变化趋势基本一致,小麦和玉米两季的土壤氨挥发均主要发生在施肥后0—7 d,之后处理间的差异逐渐变小。小麦玉米轮作体系周年氨挥发损失量可达8.6—79.4 kg N·hm^-2,以U1处理最高,达到79.4 kg N·hm^-2,其氨挥发损失量较U2、U2M2、M1、M2和CK分别增加18.5%、111.7%、162.3%、20.5%和825.7%,表明高施氮量增加土壤氨挥发损失量,无机氮肥较有机肥增加氨挥发损失量。U2M2、M1和M2处理的氨挥发损失率比U1处理降低80.9%、61.3%、24.8%,表明有机氮肥与无机氮肥配施或单施有机氮肥可显著降低氨挥发损失。周年籽粒产量以U2M2处理最高,达到24 621.8 kg·hm^-2,较U1、U2、M1、M2分别增产10.1%、24.7%、11.7%和32.7%。U2M2处理周年氮肥利用率达52.6%,较U1、U2、M1和M2处理分别提高11.3%、4.1%、13.4%和10.7%。U2M2处理降低了氨挥发损失、同步提高了产量和氮肥利用率,是冬小麦玉米周年轮作的理想施肥策略。结论 施用有机肥可以显著降低小麦玉米轮作体系的周年氨挥发损失量,提高周年籽粒产量和氮肥利用效率。考虑到有机肥源及施用便捷性可将有机无机配施作为当前小麦玉米轮作生产体系降低氨挥发损失、提高氮肥利用效率的主要施肥方式。     

淹水条件下的氨挥发研究

在日本“国际农林水产研究中心”实验室用密闭室法测定了淹水条件下不同通气速率、不同温度和尿素施用方法的氨挥发。结果表明,在一定范围内,随着温度和通气速率的提高,氨挥发速率加快,氨挥发量增加;氨挥发高峰一般在施肥后5~8d,施肥18d后基本上检测不出挥发氨;尿素深施混匀有利于降低氨挥发损失,与CaCO3混施因使土壤pH升高而显著增加氨挥发损失,不同施肥处理氨挥发损失积累量占施氮量的26.4%~57.3%,氨挥发是淹水条件下尿素氮损失的主要途径。     

洱海流域典型农区不同施肥处理下稻田氨挥发变化特征

为探寻洱海流域合理的施肥方式,减少氮肥的氨挥发损失,采用"密闭室间歇通气法",研究了不同氮肥类型及施氮量对稻田氨挥发规律、氨挥发累积量及水稻产量的影响,并探究了影响氨挥发排放的因素。研究结果表明:稻田氨挥发主要发生在施肥后2～5 d内,穗肥期氨挥发损失占比最大为19.04%～33.00%,其次分蘖肥期损失为7.18%～15.72%,基肥期损失最少为4.89%～7.76%。不同施肥处理中常规施肥(CF)、化肥减量20%(T1)、单施有机肥(T2)、有机肥与化肥配施(T3)、考虑当季25%矿化率单施有机肥(T4)、考虑当季25%矿化率有机肥与化肥配施(T5)和单施控释肥(T6)的氨挥发累积量分别为42.52、22.73、11.71、15.12、38.24、25.95 kg·hm~(-2)和18.44 kg·hm~(-2)。等量施氮条件下不同肥料类型氨挥发损失占比大小为尿素控释肥有机肥+化肥有机肥。不同施氮量条件下,施氮量越大氨挥发累积量越大,且氨挥发速率与田面水NH4+-N浓度呈正相关性。综合稻田氨挥发累积量及水稻产量,在洱海流域典型农区水稻种植中,有机肥与化肥配施(25%当季矿化率)、化肥减量施用(20%)以及控释肥施用是3种较优的环境友好型施肥方式。     

施肥深度、灌水条件和氨挥发监测方法对氮肥氨挥发特征的影响

[目的]研究施肥深度、灌水条件和氨挥发监测方法对土壤氮肥氨挥发损失特征的影响,为评估田间原位监测试验结果提供依据.[方法]通过微区试验模拟大田基肥和追肥氨挥发条件.[结果](1)在轻度盐演化土壤上,氨挥发速率和损失累积量随着施肥深度的增加而降低,氮肥深施土壤10cm氨挥发降低到施氮量2;以下,可有效控制氮肥氨挥发损失;氨挥发持续时间随着施肥深度的增加而缩短.(2)施肥后延迟灌水情况下,初始含水量高的土壤比含水量低的土壤氨挥发损失大;在同等条件下,延迟灌水会增加氮肥氨挥发损失;随着灌水量的增加,氨挥发损失降低;(3)3种氨气吸收方法比较结果显示,密闭法检测值远低于抽气法和通气法;在试验区域和试验条件下,抽气法和通气法监测结果较为接近.[结论]施肥深度和灌水条件是否与当地大田操作一致,是氨挥发测定值能否反映田间真实值的关键;三种监测方法对氨挥发田间原位监测是系统影响,密闭法结果偏低,抽气法是否反映田间真实值与抽气速率相关;通气法不需动力,可适用于田间多处理试验.     

不同施氮水平下小麦田氨挥发规律研究

为了研究施氮水平对农田土壤氨挥发的影响机制,依据北京房山农田土壤类型,结合当地农民种植与施氮习惯,设定N0~N7共8个施氮水平,施肥量分别为0、50、100、150、200、250、300、400 kg·hm-2,利用田间试验原位测定的方法,研究分析了京郊冬小麦田种植体系氨挥发损失的规律及氮肥剂量效应。结果表明,冬小麦种植体系在施入氮肥后发生了明显的氨挥发,且氨挥发主要发生在施肥后1~2周内,在施肥后2~3d出现氨挥发速率峰值,基肥与追肥后氨挥发速率最大分别达到2.41、1.42kg·hm-2·d-1,基肥期氨挥发量在0.81~14.29 kg·hm-2,追肥期氨挥发量在2.20~6.91kg·hm-2。在整个冬小麦生长期间,高施氮量处理的氨挥发量均高于低施氮量处理。当施氮量超过150 kg·hm-2时,由于氨挥发增加导致农田氮损失显著提高,优化施肥量能明显降低冬小麦种植过程中的氨挥发损失。施氮水平为150 kg·hm-2的冬小麦产量为5 493.63 kg·hm-2,高于其他施氮水平处理的小麦产量。可见,合理的氮肥用量能够兼顾产量和生态环境,本研究中在150 kg·hm-2的氮肥水平下,小麦产量最高且氨挥发损失较低。     

滇池柴河流域蔬菜地土壤施用生物炭包膜尿素与普通尿素的氮损失研究

[目的]为滇池柴河流域蔬菜种植区更科学、合理使用氮肥以及当地农业面源污染控制提供依据。[方法]通过盆栽试验,比较施用炭基包膜尿素与普通尿素对柴河周边蔬菜地土壤氨挥发和氮淋失的影响。[结果]氮损失量与施氮量呈正比,氮素淋失量均高于氨挥发量;同一施肥水平的两种肥料氨挥发、氮素淋失和氮素损失量间差异在0.05水平显著(普通尿素生物炭包膜尿素);在施氮量为320和280 mg/kg的水平下,生物炭包膜尿素处理比普通尿素处理氮损失低43.5%~45.5%,其中氨挥发低3.7%~21.7%,氮淋溶低49.8%~52.1%,而硝态氮是氮素淋溶的主要形式占总氮淋出的76.0%~95.7%(普通尿素处理)和51.6%~53.5%(生物炭包膜尿素处理)。[结论]生物炭包膜尿素主要通过减少硝氮淋失来控制氮损失。减量施氮并结合生物炭包膜尿素的施用,对控制该地区氮肥施用带来的水体污染具有现实指导作用。     

高效尿素提高氮素利用率的机理

利用室内氨挥发模拟系统和同位素＾１５Ｎ示踪技术,研究高效尿素对氨挥发损失和氮素去向的影响。结果表明,与普通尿素比,高效尿素在供试的３种土壤中能推迟氨挥发开始时间和氨挥发高峰值出现的时间,降低氨挥发速率高峰值,减少氨挥发损失１８．９％～４４．１％。高效尿素使水稻植株中来自肥料和土壤中的氮显著增多,当季氮素利用率增加６．３～７．１个百分点,土壤残留量增加５．３％～１２．０％,减少氮素损失１７．０～１９．３％。施用高效尿素的水稻产量比施用等氮量普通尿素增产２７．０％～２９．３％。     

滇池柴河流域蔬菜地土壤施用生物炭包膜尿素与普通尿素的氮损失研究（英文）

[目的]为滇池柴河流域蔬菜种植区更科学、合理使用氮肥以及当地农业面源污染控制提供依据。[方法]通过盆栽试验,比较施用炭基包膜尿素与普通尿素对柴河周边蔬菜地土壤氨挥发和氮淋失的影响。[结果]氮损失量与施氮量呈正比,氮素淋失量均高于氨挥发量;同一施肥水平的两种肥料氨挥发、氮素淋失和氮素损失量间差异在0.05水平显著(普通尿素>生物炭包膜尿素);在施氮量为320和280mg/kg的水平下,生物炭包膜尿素处理比普通尿素处理氮损失低43.5%~45.5%,其中氨挥发低3.7%~21.7%,氮淋溶低49.8%~52.1%,而硝态氮是氮素淋溶的主要形式占总氮淋出的76.0%~95.7%(普通尿素处理)和51.6%~53.5%(生物炭包膜尿素处理)。[结论 ]生物炭包膜尿素主要通过减少硝氮淋失来控制氮损失。减量施氮并结合生物炭包膜尿素的施用,对控制该地区氮肥施用带来的水体污染具有现实指导作用。     

猪粪堆肥过程中氮素物质转化规律研究

猪粪、稻草、菌荆混合堆肥与单纯猪粪堆肥对比试验,定量化研究了堆肥过程中不同阶段各种形态氮素转化和氮素损失途径。结果表明,在猪粪中添加稻草和菌剂堆肥,全氮损失减少,损失量为38％,其中氨态氮损失占氮总损失量80％,有机氮损失占氮总损失量21％;而单纯猪粪堆肥其氮素损失78％,其中氨态氮损失占氮总损失量38％,有机氮损失占氮总损失量59％。堆肥过程中主要是氨态氮和有机氮的变化,硝态氮变化较小。