生物质炭对华北平原4种典型土壤冬小麦生育前期氨挥发的影响

为了探明生物质炭对华北平原土壤氨挥发的影响,以该区域4种典型土壤(水稻土、砂姜黑土、褐土、潮土)为研究对象进行微区试验,设置了对照(CK)、单施化肥(NPK)、单施生物质炭(BC)、化肥配施生物质炭(BC+NPK)4个处理,于冬小麦生育前期观测土壤氨挥发损失,分析土壤矿质氮含量、土壤pH和温度对土壤氨挥发的影响。结果表明,4种土壤单施化肥处理氨挥发累积损失分别为2.70、3.14、2.90、4.00 kg N·hm~(-2),占施氮量的比例(氨挥发损失率)为3.3%、3.8%、3.5%、4.9%。与单施化肥相比,化肥配施生物质炭可以降低砂姜黑土(15.3%)和潮土(14.8%)的氨挥发损失,但增加了水稻土(3.0%)和褐土(6.9%)氨挥发。添加生物质炭显著提升土壤pH值和土壤温度,相关性分析表明,土壤pH值是决定生物质炭对土壤氨挥发增减的关键因素。综上所述,在华北平原砂姜黑土和潮土施用生物质炭可以有效降低小麦生育前期土壤氨挥发。     

旱作区典型土类穿透阻力分布特征及耕层厚度确定

为探明不同土类的穿透阻力变化特征与影响因素,针对中国黄淮海旱作区与东北旱作区的潮土、褐土、黑土、黑钙土、砂姜黑土与棕壤共6种典型土壤,测定了0—40 cm穿透阻力,分析其垂直分布特征,建模分析了0-20 cm内穿透阻力与土壤理化性质(含水量、容重、质地、有机质含量)的量化关系,基于趋势分析,确定了不同土类的耕层厚度。结果表明:(1)在0—40 cm土层内,穿透阻力有着随土层深度的增加先增加后稳定的特征。平均穿透阻力最小的土类和亚类分别为黑钙土1.188 MPa和普通暗潮土0.819 MPa,最大的为褐土1.706 MPa和壤质石灰性潮土1.829 MPa。(2)在0—20 cm范围内,针对不同土类,不同建模方法的建模效果不同,偏最小二乘回归适用于潮土、黑土、棕壤,对褐土、砂姜黑土使用多元线性回归效果较好,随机森林回归则适用于黑钙土。开发的经验公式有助于阐明穿透阻力的变化因素。(3)Mann-Kendall法和Pettitt法可以客观地确定并检验耕层厚度,旱作区典型土类耕层厚度从大到小依次为褐土22.5 cm,潮土21.5 cm,棕壤20.0 cm,黑钙土16.0 cm,砂姜黑土15.0 cm,黑土14.0 cm,褐土、潮土、棕壤区可适当深耕,种植根系发达的作物,黑钙土、砂礓黑土、黑土区需要多加保护,减少大规模农机的使用。     

ASI法速测土壤指标与植物N吸收的相关性研究

本研究选用ASI法对山西褐土41个、河南潮土73个、辽宁棕壤43个、黑龙江黑土69个土样进行了土壤硝态N(ASI-NO3--N)、铵态N(ASI-NH4+-N)、碱溶有机质(ASI-OM)的测定,同时用常规方法测定了碱解N和有机质。并对测定值进行了相关性分析。同时选取土壤进行盆栽试验以验证ASI法测定值与植物吸N量的相关性。结果表明:四类土壤ASI-NO3--N与碱解N测定结果达到了极显著相关(褐土r=0.89**,潮土r=0.79**,棕壤r=0.90**,r=0.47**),四类土壤ASI-OM与常规方法有机质测定结果均达到了极显著正相关(褐土r=0.92**,潮土r=0.88**,棕壤r=0.93**,黑土r=0.96**),ASI-NH4+-N与碱解N测定结果也均达到了极显著正相关(褐土r=0.76**,潮土r=0.64**,棕壤r=0.97**,黑土r=0.61**)。褐土、棕壤土壤ASI-NO3--N含量与植物吸N量呈极显著正相关(P<0.01),潮土、黑土土壤ASI-NO3--N含量与植物吸N量呈显著正相关(P<0.05)。褐土、棕壤土壤ASI-NH4+-N含量与植物吸N量呈显著正相关(P<0.05),潮土、黑土土壤ASI-NH4+-N含量与植物吸N量相关性不显著(P>0.05)。除褐土土壤ASI-OM含量与植物吸N量呈显著正相关外(P<0.05),潮土、棕壤、黑土土壤ASI-OM含量与植物吸N量相关性不显著(P>0.05)。     

山东昌潍地区主要土壤磷肥效果的研究

本文是山东省昌潍地区各种主要土壤、主要作物,七年的二百多处磷肥试验总结。并在摸清磷肥在本区褐土、棕壤、潮土、砂姜黑土、盐土等土类中二十八种土壤上①,对十余种作物的增产效果及其主要影响因素的基础上,提出了全区主要土壤磷肥肥效划分的意见。     

山东主要果园土壤的粘土矿物组成及其吸附特性

研究了山东主要果园土壤中粘土矿物的组成、类型及其对P、K和Cu、Zn、Pb金属元素的吸附特性。结果表明：山东主要果园土壤的粘土矿物类型存在着明显的差异,淋溶较强,酸度较大的棕壤（简育湿润淋溶土）中粘土矿物以高岭石占优势,对P的吸附较强,但对K＋吸附固定较弱。含游离C aCO3较高的潮土（淡色潮湿雏形土）和褐土（简育干润淋溶土）,对P有较强的吸附和沉淀作用,使土壤磷的有效性降低。而砂姜黑土（钙积潮湿变性土）由于含有较高的蒙脱石和1.4 nm过渡矿物,对K＋具有很强的吸附和晶穴固定作用,因此砂姜黑土中磷肥和钾肥的有效性均较低,在施肥上应采取集中施肥和保持较湿润土壤环境等措施,以提高养分有效性。砂姜黑土和潮土对Cu、Zn、Pb金属元素的吸附显著地大于棕壤和褐土,主要的影响因素是不同土壤的粘粒含量和粘土矿物的类型的差异。同一土壤对Pb的吸附量远远大于对Zn和Cu的吸附量,主要取决于金属元素本身的化学性质和胶体的吸附特性。     

安徽省几种主要土壤有机碳含量及其组分研究

研究了安徽省4种主要类型土壤(砂姜黑土、潮土、水稻土和红壤)有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)的含量剖面分布及其相互关系.结果表明,4种土壤SOC,DOC和MBC含量存在明显差异,但其剖面分布规律基本一致,表层含量较高.随着土壤层次加深而依次递减;表层土壤SOC含量顺序为:水稻土>砂姜黑土>潮土>红壤,DOC含量顺序为:砂姜黑土>潮土>水稻土>红壤,MBC含量顺序为:潮土>砂姜黑土>红壤>水稻土.DOC和MBC分别只占SOC的4.92%～18.97%和1.86%～5.68%.土壤SOC,DOC与MBC之间存在着密切的关系,3者之间的相关性均分别达到了10%,5%或1%的显著或极显著水平.     

旱地花生不同土壤类型主要土壤肥力指标季节变异及其相互关系研究

大田条件下,以砂姜黑土和棕壤为对象,研究了花生生育期内土壤主要肥力指标变化特点及相互关系,结果表明:不同土壤类型旱地花生生育期内土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量呈逐渐降低趋势,生育中期下降速率明显高于生育前期和后期,与花生对主要营养元素吸收速率一致;土壤微生物数量(细菌、放线菌和真菌)、土壤呼吸速率及主要土壤酶(脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶)活性随生育进程的推进呈单峰曲线,高峰期多数出现在结荚中期.砂姜黑土细菌、放线菌及3种主要酶活性高于棕壤,真菌数量棕壤高于砂姜黑土;生育后期,棕壤碱解氮含量、速效钾含量、细菌和放线菌数量以及脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性下降速率高于砂姜黑土,速效磷含量和酸性磷酸酶活性两种土壤下降速率相近.因此,生育后期肥力下降较快,可能是棕壤花生易发生早衰的主要原因.土壤主要肥力指标间多数呈显著或极显著正相关关系,但不同土壤类型指标间相关性存在一定差异.     

不同土壤类型对不同筋力型小麦产量和品质的影响

2003~2005年在潮土、褐土、砂浆黑土和水稻土四种河南主要土壤类型上,研究了不同土壤类型对强筋型小麦(郑麦9023)、中筋型小麦(豫麦49-986)、弱筋型小麦(豫麦50)的产量和品质的影响。结果表明,强筋型小麦(郑麦9023)和弱筋型小麦(豫麦49-986)在潮土和褐土上能够获得较高的籽粒产量、蛋白质含量、蛋白质产量,取得较好的面粉品质和面团品质,而中筋型小麦(豫麦50)在水稻土和砂姜黑土上比在潮土和褐土上能够获得较高的蛋白质含量、蛋白质产量和谷/醇比,也能够取得较优的面粉品质和面团品质。     

山东主要土壤供钾能力和非交换性钾释放的研究

用生物耗竭方法,研究和比较了山东省主要农业土壤:棕壤、褐土和潮土的供钾能力。结果表明,以土壤交换性钾、缓效钾含量和耗竭过程中作物吸钾总量和吸收来自土壤非交换性钾的数量、比率及土壤非交换性钾释放速度和数量为依据,评价土壤供钾能力有褐土＞潮土＞棕壤的总趋势。     

山东省主要土壤中稀土的含量与分布

本文研究了山东省主要土壤类型中稀土全量和可溶态含量与分布状况，并对影响可溶态稀土含量的因素进行了探讨和分析。结果表明，四个土类之间稀土的可溶态含量变幅较大，以砂姜黑土的平均含量最高（１７．３９±７．８９ｍｇ／ｋｇ），其次是棕壤（１４．７１±５．７３ｍｇ／ｋｇ）和褐土（１１．２９±３．８５ｍｇ／ｋｇ），潮土最低（８．９９±４．９１ｍｇ／ｋｇ）。统计分析结果证明，可溶态稀土含量与稀土全量之间有极显著的     

种稻下氮肥的氨挥发及其在氮素损失中的重要性的研究

在特制密闭盆钵甲,研究了¹⁵N标记氮肥作水稻基肥混施时,氨的挥发及其在氮素损失中的重要性,随着通气速率的增高,氨的挥发及其在氮素损失中的重要性也增大,至换气频率达15-20次/分时即接近或达到最大值.在酸性水稻土上,硫铵的氮素损失的主要途径是反硝化作用,特别是气温较低的月份;尿素的氮素损失途径,在气温较低的月份中以反硝化作用为主,在温度较高的月份中,则氨的挥发与反硝化作用都是重要的;对碳铵来说,氨的挥发和反硝化作用都是氮素损失的重要途径.在石灰性土壤上,碳铵的氮素损失的主要途径是氨的挥发,而在硫铵和尿素的氮素损失中,氨的挥发和反硝化作用则都是重要的.     

过碳酰胺在不同酸碱性土壤上的氨挥发特性研究

过碳酰胺是一种新型精细化工品，也是一种新型氮肥，在国外已得到广泛的应用和开发，而我国对其开发和应用刚刚起步。试验研究了3种酸性土壤和3种碱性土壤施入过碳酰胺（和尿素对照）后的氨挥发特性。结果表明，过碳酰胺和尿素在供试6种土壤上的氨挥发强度具有相同的规律，都是先从小到大出现峰值，然后又降低；3种酸性土壤氨挥发高峰期约在第7d左右，3种碱性土壤的氨挥发高峰期约在第3d左右。土壤氨挥发含量的变化与pH变化同步。在最初挥发高峰期阶段，过碳酰胺的氨挥发强度在6种土壤上都大于尿素，但在供试的3种酸性土壤上，过碳酰胺的氨挥发总量均略小于尿素，而在供试的3种碱性土壤上，却正好相反。     

含DMPP抑制剂尿素的氨挥发特性及阻控对策研究

采用原状土柱模拟方法,探讨了施肥水平、添加不同碳氮比（C／N）有机物、不同类型土壤、土壤水分含量及温度对含3,4-二甲基吡唑磷酸盐（3,4－dimethyl pyrazole phosphate,DMPP）硝化抑制剂的尿素（DMPP尿素）氨挥发损失的影响。结果表明,施肥水平对DMPP尿素的氨挥发损失有显著影响,随着DMPP尿素施用量的增加,土壤氨挥发损失量呈显著上升的趋势;DMPP尿素配施低C／N比的有机物鸡粪,氨挥发损失增加6．0％;而配施高C／N比的生物秸秆,则表现为可抑制78．2％的氨挥发损失;DMPP尿素的氨挥发损失受土壤理化性质影响很大,在肥力高的碱性土壤中氨挥发损失严重,而在酸性红壤和阳离子交换量高的青紫泥中挥发损失量较低;在土壤含水量为田间饱和持水量时,氨挥发损失表现为急剧增加;随着土壤温度的升高,氨挥发损失的量快速递增。合理控制施肥量、选择配施高C／N比的生物秸秆和适宜的水分管理方式是减少农田氨挥发损失的重要对策。     

改性尿素硝酸铵溶液调控氮素挥发和淋溶的研究

为了提高肥料的利用率,以尿素硝酸铵溶液为原料、聚氨酸为保护剂,复合抑制剂NBPT(N-丁基硫代磷酰三胺)和DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)为材料,开发出改性尿素硝酸铵溶液(YUL1和YUL2),研究其对华北平原夏玉米追肥过程中的氨挥发和淋溶损失的调控效果。田间试验设置6个处理:不施氮肥(CK)、农民习惯追施尿素(CN)、优化追施尿素(CNU)、优化追施尿素硝酸铵溶液(UAN)、优化追施改性尿素硝酸铵溶液(YUL1)和优化追施改性尿素硝酸铵溶液(YUL2)。采用扫描电镜和能谱仪分析相关指标变化,在夏玉米喇叭口期追施氮肥后15d内进行田间原位连续动态观测氨挥发和土壤铵态氮和硝态氮变化,并在玉米成熟期测定产量,计算经济效益。结果表明,改性尿素硝酸铵溶液清澈无杂质,流延后成膜表面光滑、致密,抑制剂在膜表面分布均匀;能谱测试膜层表面磷硫含量增高,证明复合抑制剂与尿素硝酸铵溶液达到有效融合。在同等优化施氮量下:与CNU相比, YUL1氨挥发总量显著降低19.3%, YUL2增加9.6%;与UAN相比, YUL1、YUL2分别显著降低57.3%和42.0%。与其他施氮处理相比, YUL1和YUL2夏玉米季生长中后期0～20 cm土层依然保持相对较高的氮素含量水平,夏玉米收获后土壤硝态氮含量分别比CNU高46.0%和43.4%,比UAN高45.6%和44.7%;180～200cm土层硝态氮含量显著低于其他处理。在保证产量和净收益的同时,改性尿素硝酸铵肥料显著降低了氮素的氨挥发和淋溶损失浓度,尿酶抑制剂含量相对较高的YUL1抑制氨挥发的效果更好,硝化抑制剂含量相对高的YUL2硝态氮向下淋失的风险更小。     

不同氮肥形态的氨挥发损失比较

利用从德国引进的农田土壤氨挥发风洞法测定系统,对不同N肥形态的肥料进行对比实验。结果表明,在相同施N量条件下,硝酸铵、硝酸铵钙、硫硝酸铵的氨挥发损失分别比尿素减少22.5%、3.2%和8.3%,不同N肥的氨挥发损失差异很大。相同条件下,尿素的氨挥发损失为25.7%,添加DMPP后氨挥发损失为27.6%;硫硝酸铵的氨挥发损失为18.6%,添加DMPP后为20.6%;添加DMPP对尿素和硫硝酸铵的氨挥发影响不显著。     

缓释尿素与普通尿素配施对氨挥发和土壤氮素动态变化过程的影响

通过室内模拟试验,采用"静态吸收法"和"土壤培养法",研究了缓释尿素与普通尿素混施条件下,氨挥发和土壤中氮素的动态变化特征。结果表明:缓释掺混肥处理能减少氨挥发损失氮量;与普通尿素处理(SRU0)相比,25%缓释尿素+75%普通尿素(SRU25)、45%缓释尿素+55%普通尿素(SRU45)、65%缓释尿素+35%普通尿素(SRU65)、100%缓释尿素(SRU100)处理的氨挥发量分别降低19.88%、25.94%、42.84%和46.13%。在培养前期,普通尿素处理的土壤全氮、碱解氮和铵态氮含量明显高于缓释尿素处理,随着培养时间延长,普通尿素处理降低幅度最大,缓释掺混肥处理的全氮、碱解氮和铵态氮含量明显高于普通尿素处理;而硝态氮含量随培养时间延长逐渐升高。其中,以45%缓释尿素+55%普通尿素配比最佳,既能满足植物全生育期对养分的需求,又能减少氨挥发损失,节省经济成本。     

Volatilization of Ammonia Derived from Fertilizer and Its Reabsorption by Coffee Plants

Abstract

Volatilization of ammonia derived from nitrogen (N) fertilizers and its possible reabsorption by crops depend on specific soil, climate, and atmospheric conditions, as well as the method of fertilizer application and plant architecture. In an experiment carried out in Piracicaba, State of São Paulo, Brazil, the volatilization of ammonia derived from urea, ammonium sulfate, and natural soil were quantified using static semi‐open N‐ammonia (NH₃) collectors. Fertilizers were top‐dressed under the plant canopy on top of dead leaf mulch. In another experiment, the reabsorption of the volatilized ammonia by plants was quantified using ¹⁵N‐labeled urea. Results showed, as expected, that volatilization derived from urea was seven times more intense in relation to ammonium sulfate, whose volatilization was very low, and slightly more than the natural volatilization from soil at pH 5.3. The loss of ammonia from the ammonium sulfate was very low, little more than twice of that of the natural soil. Through isotopic labeling, it was verified that 43% of the volatilized N‐NH₃ was reabsorbed by coffee plants, which gives evidence that volatilization losses are greatly reversed through this process.     

试论碳酸氢铵的农业化学性质

氮肥入土后与土壤各组分相互作用过程中所表现的性质,如被土壤吸附,经受淋失,挥发,硝化和反硝化等,都是它的农业化学性质。碳酸氢铵虽然易于分解挥发,贮运施用不便,但室内模拟试验证实,碳铵与硫铵及尿素相比,易被土壤吸附,不易遭受淋失,入土后挥发锐减,硝化速率则相似。故只要因势利导,采用深施方法,碳铵的田间肥效可相似于其他氮肥。碳铵、硫铵和尿素在不同土壤上的挥发历程可用乘方回归方程y=Ax^b模拟,初始挥发量(毫克N/小时)和回归常数A的相关达显著平准;在不同土壤上的硝化历程,可用指数回归方程y=Ac^Bx模拟,三种氮肥在同一土壤上的初始硝化%和回归常数A,B值均极近似,但在不同土壤上的差异较大,说明氮肥入土后的硝化速率主要取决于土壤性质。     

天津市农田氮肥施用氨排放量估算及分布特征分析

氮素是作物生长的必要营养元素,氮肥施用过程中,会导致氨的挥发,而氨是形成可吸入颗粒物的重要前体物,为了解天津市农田氮肥施用过程中氨的排放,为天津市空气污染治理提供技术支撑,通过获取天津市不同农作物的不同氮肥种类施用量,依据国家环保部推荐的排放因子法和天津市的年均温度,对天津市农田氮肥施用过程中氨的排放量进行了估算和时空分布特征分析。结果表明,2014年天津市农田氮肥施用氨排放量为17 999.91 t,排放强度为3.27 t·km-2;从氮肥种类上看,尿素是最大排放源,贡献率为83.13%,其次是碳铵(13.83%),其他氮肥占比为3.04%;从农作物类型上看,蔬菜是最大的排放源,贡献率为38.91%,其次是玉米(29.43%)和小麦(19.66%),其他作物占比为12.00%。氨的排放系数具有明显的时间特征:中午高,夜间低;8月份最高,1月份最低。在各区县中,武清区氨排放量最大,贡献率为27.06%;津南区氨排放量最小,贡献率为1.14%;另外,宝坻区和蓟县的氨排放量也较高,贡献率分别为20.71%、17.86%。氨具有较强的空间分布差异性,在有氮肥施用的农田排放较高,其他区域排放较低。因此在控制天津市农田氮肥施用氨排放中应加强对武清区、宝坻区、蓟县等区县6—8月份蔬菜种植过程中尿素的科学施用。农田氨的时空分布特征可为天津市空气污染的防治提供科学依据。     

Calcium chloride and ammonium thiosulfate as ammonia volatilization inhibitors for urea fertilizers

Abstract

Surface‐applied urea fertilizers are susceptible to hydrolysis and loss of nitrogen (N) through ammonium (NH₃) volatilization when conditions favorable for these processes exist. Calcium chloride (CaCl₂) and ammonium thiosulfate (ATS) may inhibit urease activity and reduce NH₃ volatilization when mixed with urea fertilizers. The objective of this study was to evaluate the effectiveness of CaCl₂ and ATS as urea‐N loss inhibitors for contrasting soil types and varying environmental conditions. The proposed inhibitors were evaluated in the laboratory using a closed, dynamic air flow system to directly measure NH₃ volatilization. The initial effects of CaCl₂ on ammonia volatilization were more accentuated on an acid Lufkin fine sandy loam than a calcareous Ships clay, but during volatilization periods of ≥ 192 h, cumulative N loss was reduced more on the Ships soil than the Lufkin soil. Calcium chloride delayed the commencement of NH₃ volatilization following fertilizer application and reduced the maximum N loss rate. Ammonium thiosulfate was more effective on the Lufkin soil than the Ships soil. For the Lufkin soil, ATS reduced cumulative urea‐N loss by 11% after a volatilization period of 192 h. A 20% (v/v) addition of ATS to urea ammonium nitrate (UAN) was most effective on the coarse textured Lufkin soil whereas a 5% addition was more effective on the fine textured, Ships soil. Rapid soil drying following fertilizer application substantially reduced NH₃ volatilization from both soils and also increased the effectiveness of CaCl₂ but not ATS. Calcium chloride and ATS may function as limited NH₃ volatilization inhibitors, but their effectiveness is dependent on soil properties and environmental conditions.