不同施氮量对稻田氨挥发的影响及阈值探究

以浙江嘉兴地区水稻(明珠2号,晚稻)为研究对象,在稻田原状土柱渗漏池条件下研究施氮量与水稻产量及氨挥发损失关系,进一步构建基于环境和粮食安全的氮肥投入阈值。结果表明,水稻籽粒产量随施氮量变化符合二元一次方程,从粮食安全和经济效益考虑,最佳施氮量为252.80 kg hm-2,稻田体系氮肥利用率随施氮量增加线性递减,氮损失随施氮量增加递增,不同处理下氮素损失比例达15.31%~66.32%;稻田氨挥发主要集中在施肥后的7天内,施肥后1~2 d便迅速达到峰值,随后迅速降低,低温降雨会延迟氨挥发峰值的出现,基肥期氨挥发量远高于穗肥期,氨挥发总量随施氮量的增加呈指数增长,施氮量217.73 kg hm-2为氨挥发量拐点;基于粮食安全、经济效益和以氨挥发为指标的环境安全的多重考虑,在仅施用尿素配施有机肥条件下,浙江嘉兴地区氮肥投入阈值推荐量为217.73~252.80 kg hm-2。     

洱海北部地区不同施氮强度对水稻季稻田氨挥发的影响

为明确洱海北部地区农田氨挥发损失规律及其影响因素,采用密闭室通气法研究了洱海北部地区水稻季不同施氮量对田面水氨挥发损失的影响,同时测定了田面水NH4+-N浓度、NO3--N浓度、pH值等氨挥发影响因素的变化。结果表明:在施入基肥后,氨挥发通量在第3 d达到峰值后呈波动下降趋势,9 d后氨挥发停止,在施入孕穗肥后,氨挥发通量在第1~2 d内到达顶点而后迅速下降,5 d后氨挥发停止;不同施氮水平与各生育期的氨挥发累积量呈极显著正相关(相关系数在0.839以上),不同生育期的氨挥发累积量表现为:基肥孕穗肥,施氮处理的氨挥发累积量为15.23~55.45 kg hm-2,而氨挥发损失率在11.28%~15.40%之间;田面水NH4+-N浓度到峰值时比氨挥发通量达最大值时早1 d,当NH4+-N浓度小于10 mg L-1后时不利于田面水氨挥发损失;不同施氮量的氨挥发通量和田面水NH4+-N浓度呈极显著正相关(相关系数为0.624),与田面水pH值、NO3--N浓度则无显著相关。因此,施肥后5~9 d内是控制氨挥发损失的关键时期,而施氮量和田面水NH4+-N浓度的变化是决定氨挥发损失量的关键因素之一。     

稻田养萍模式下不同施氮量对稻田氨挥发及红萍生物固氮作用的影响

红萍对水体铵态氮浓度较为敏感，稻田放养红萍模式下，红萍的生物固氮作用及其抑制氨挥发的作用对不同施氮量的响应未知。红萍为水生蕨藻共生体，具有很强的生物固氮能力。红萍可作为优质绿肥放养于稻田，以替代部分化学氮肥，起到节能减排的效应。为明确稻田养萍模式下不同施氮量对红萍生物固氮作用和田间氨挥发的影响，采用盆栽试验设置了0、75、150、225、300kg/hm²共5个施氮(以纯N量计)水平，监测了稻田放养红萍和水稻单种各处理的氨挥发量、生物固氮速率和水稻产量。结果表明：(1)同一施氮水平下，稻田放养红萍可显著降低氨挥发日通量峰值及氨挥发总量。在施氮量为225 kg/hm²时，稻田放养红萍对氨挥发总量的抑制作用最大，与水稻单种相比，抑制幅度可达83.2%。(2)红萍的生物固氮速率及固氮总量与施氮量呈线性负相关关系，随施氮量的增加，固氮速率和固氮量逐渐降低，施氮量300 kg/hm²并放养红萍处理得到的固氮速率及总量同不施氮肥不养萍处理之间无显著差异。(3)与不养萍处理相比，放养红萍组各处理的水稻产量都明显增加，其中施氮量为225...     

不同施氮量及施氮方式对水稻田氨挥发及氮肥利用率的影响

施用缓控释氮肥是降低稻田土壤氨挥发损失的常用措施之一。将缓控释氮肥与速效氮肥配施,可以解决水稻对氮素的需求与降低氮素损失之间的矛盾。在保证水稻产量的前提下,以减少稻田氨挥发损失、提高氮肥利用效率以及降低环境污染为目的,采用大田裂区试验的方法,设置不施氮肥和施氮量分别为60(N60)、120(N120)、180(N180)、240(N240)kg·hm-2 5个施氮水平,以及氮肥一次性施用(SF)及氮肥一基二追(TF)2种施肥方式,研究不同氮肥用量及运筹模式对水稻田氨挥发、氮肥利用率以及水稻产量的影响:结果表明,氮肥施用方式和施氮量对水稻田氨挥发损失量影响显著,同一施氮方式下,稻田土壤氨挥发损失量随着施氮量增加而增加,SF各处理氨挥发损失量为14.46～23.74 kg·hm-2,TF各处理的氨挥发损失量则为23.3～47.74 kg·hm-2,SF氨挥发损失量比TF降低37.9%～50.3%;氮肥施用方式显著影响氮肥表观利用率和氮肥偏生产力,SF和TF的最大氮肥表观利用率均出现在N180,分别为50.02%和38.68%;低施氮量(N60)和高施氮量(N240)时,TF氮肥偏生产力高于SF,而施氮量为120(N120)kg·hm-2、180(N180)kg·hm-2时,SF比TF氮肥偏生产力分别高出3.32和5.58 kg·kg-1;施氮量极显著影响水稻的氮素吸收量和氮肥农学利用率;SF和TF的最高产量分别出现在N180和N240,且SF高于TF,两者相差465.3 kg·hm-2。缓控释氮肥与速效氮肥配施一次性施肥可以有效降低稻田氨挥发损失,同时提升氮肥表观利用率和偏生产力,且能在施氮量较低的情况下获得较高产量,在水稻氮肥管理上具有应用价值。     

黄河上游灌区稻田氨挥发损失研究

采用密闭气室间歇式抽气法研究了黄河上游灌区不同施肥处理下稻田氨挥发损失特征。结果表明,在水稻全生育期不同施肥处理下稻田氨挥发量为N 27.6～94.1 kg/hm2,肥料氮损失率为16.4%～22.2%;不同施肥阶段氨挥发损失持续时间为10 d左右,氨挥发最大峰值均发生在施肥后2～3d;分蘖肥后氨挥发损失量最大,损失量占全生育期损失总量的27.1%～37.0%。温度、光照、pH值是黄河上游灌区氨挥发的主要影响因素,稻田田面水铵浓度与氨挥发呈显著线性正相关。稻田氨挥发损失量随氮肥施用量的增加而增加,与习惯施肥（N300）相比,减氮20%（N240）及有机肥和化肥配合施用（N240-1/2OM）均能有效减少稻田氨挥发损失,且这两个处理的水稻产量最高,是生态效益和经济效益双赢的最佳模式。     

稻田氨挥发损失和水稻产量对不同水氮处理的响应

为了实现减少氨挥发带来的环境负效应和增加作物产量的目的,在典型的江汉平原稻作区,设计4种不同的水氮管理模式:1)U+CI(普通尿素+常规灌溉),对照(CK);2)US+SWD(普通尿素减氮20%+薄浅湿晒节水灌溉);3)CRU+CI(树脂包膜控释尿素+常规灌溉);4)CRUS+SWD(树脂包膜控释尿素减氮20%+薄浅湿晒节水灌溉),探究了减氮与节水灌溉搭配的条件下,控释尿素对稻田氨挥发损失和水稻产量的影响。结果表明:不同水氮处理间稻田土壤铵态氮浓度无显著差异,但在水稻不同生育期间差异显著,表现为返青期分蘖期、孕穗期、抽穗期成熟期;各水氮处理氨挥发最高峰出现在施肥后的1～3 d,其中CRU+CI的氨挥发速率最快,为N 1.46 kg·hm~(-2)·d~(-1)。在整个晚稻生长季,基肥期和分蘖期是氨挥发的主要时期;节水减氮搭配下,常规施肥稻田的氨挥发总量显著小于控释肥处理稻田的氨挥发总量。其中US+SWD分别比CRU+CI和CRUS+SWD氨挥发总量降低了21.3%和15.3%,损失率分别降低了0.9%和14.8%;其中U+CI的氨挥发总量分别比CRU+CI和CRUS+SWD的氨挥发总量降低了15.7%和9.4%,损失率分别降低了15.5%和27.3%。稻田氨挥发损失量与土壤铵态氮浓度显著正相关。相比U+CI(CK),CRU+CI的水稻产量和CRUS+SWD的水稻产量均显著增加,其中CRU+CI增加了17.4%,CRUS+SWD增加了11.0%,而两个处理之间的水稻产量没有显著差异。因此,综合增产效应和节能减排效应,CRUS+SWD是该区域目前最佳的水肥管理方式。     

不同施氮量对紫色土大白菜季产量和氨挥发的影响

【目的】 研究紫色土丘陵区水稻–大白菜轮作模式下,大白菜季产量、氨挥发损失通量及影响因素,可为四川省紫色土丘陵区农业面源污染防治提供技术支撑。 【方法】 以大白菜为试材进行了田间试验。结合当地农民的施肥习惯,设定了6个施氮肥水平,施氮量依次为N 0、112.5、150、187.5、225、300 kg/hm2,氮肥均等量分为基肥和追肥,分两次施用。采用密闭室连续通气法对大白菜地进行田间原位氨挥发测定。测定在基肥和追肥施用之后的第1天开始,上午9:00—10:00,下午16:00—17:00进行测定,连续测定14 d(降雨停止测定),直至检测不到氨挥发。成熟期调查大白菜产量和全氮含量。 【结果】 大白菜季施氮总量从0增加至300 kg/hm2时,单季氨挥发损失总量由 2.27 kg/hm2增加至22.72 kg/hm2。基肥和追肥施氮量分别从0增加到150 kg/hm2时,基肥后氨挥发总量的变化范围为1.08 kg/hm2到23.58 kg/hm2,显著高于等量追肥后的氨挥发总量 (0.21～2.83 kg/hm2),这与基肥施用时期温度高于追肥施用时期的温度有关。随施氮量增加,大白菜产量增加,但从N 187.5 kg/hm2增加至300 kg/hm2时,大白菜产量增加不显著;氨挥发总量随施氮量增加而增加,但150 kg/hm2与187.5 kg/hm2处理差异不显著,187.5 kg/hm2与225 kg/hm2、300 kg/hm2处理之间差异显著。 【结论】 大白菜季氨挥发主要集中在施肥之后的两周之内,施肥量和温度是影响大白菜季氨挥发的主要因素。综合考虑产量和单季氨挥发损失总量等因素,施氮肥量为N 187.5 kg/hm2时,大白菜的产量和环境效益最佳。      

不同施氮水平对库尔勒香梨园土壤氨挥发损失的影响

为探究不同施肥处理对库尔勒香梨园土壤氨挥发的影响,选取6年生库尔勒香梨树为研究对象,在香梨年生育期内,设置了不施肥(N_0P_0K_0)、不施氮肥(N_0PK)、低氮量(N_1PK)、中氮量(N_2PK)、高氮量(N_3PK)5个处理,采用密闭式集气法对不同施肥处理的氨挥发进行田间定位测定。结果表明,不同施肥处理氨挥发速率在一天内的表现为:晚上(20:00～08:00)上午(08:00～12:00)中午(12:00～16:00)下午(16:00～20:00)。日积量夜间白天。不同施肥处理氨挥发年生育期累积量表现为:N_0P_0K_0N_0PKN_1PKN_2PKN_3PK。温度、灌水、施氮对库尔勒香梨园土壤氨挥发均有显著影响,施氮对库尔勒香梨园土壤的氨挥发影响最大。施氮处理N_1PK、N_2PK、N_3PK的氨挥发年生育期累积量分别为34.94、36.38、44.42 kg·hm~(-2)·年~(-1),氨挥发净损失率分别为4.48%、2.72%、3.60%。N_2PK处理的库尔勒香梨产量最高,达到6 213.50 kg·hm~(-2),且氨挥发净损失率最小,为2.72%。综合生产及环境效益,推荐本区域库尔勒香梨园的最佳施氮量为300 kg·hm~(-2)。     

不同施氮量下双季稻连作体系土壤氨挥发损失研究

采用密闭室间歇通气法研究双季稻连作体系不同施氮量下土壤氨挥发损失。结果表明,早稻氨挥发损失主要发生在施肥后的15d内,第3～5d出现峰值,损失总量为N 22.60～162.0 kg /hm2,损失率为 29.29%～52.32%;晚稻氨挥发主要发生在施肥后的11d内,第3 d出现峰值,损失总量为N 22.35～141.4 kg /hm2,损失率为35.75%～46.82%。早、晚稻各生育期连作周期的氨挥发量均与施氮量呈显著线性关系。     

施氮量和田面水含氮量对紫色土丘陵区稻田氨挥发的影响

采用密闭室连续抽气法研究了四川省丘陵区紫色土上不同施氮量条件下(0、112.5、150、187.5、225 kg/hm2)稻田氨(NH3)挥发特征及田面水含氮量对其的影响。结果表明,施氮肥后的1~3天内出现NH3挥发峰值,随后逐渐下降。稻田NH3挥发总量随施氮量的增加而增加,二者呈极显著的相关关系(r=0.916 6***)。通过稻田NH3挥发损失的氮素占施氮量的比例为29.4%~38.0%。施氮肥后稻田田面水NH4+-N、可溶性氮和总氮浓度均迅速升高,稻田NH3挥发速率与田面水中的NH4+-N、可溶性氮和总氮浓度均具有显著的相关关系,观测期内的最高相关系数分别为0.926 9、0.841 2和0.881 3。因此,控制施氮量可有效降低田面水NH4+-N、可溶性氮和总氮浓度,以此来减少紫色土丘陵区稻田NH3挥发损失。     

藻类在稻田生态系统中的作用及其对氨挥发损失的影响

本文在总结已有稻田藻类研究结果的基础上,结合温室盆栽试验的初步结果,阐述了藻类对稻田氨挥发损失过程的影响,及其在稻田土壤N素转化、供应与调节中所起的重要作用。提出了减少N素氨挥发损失和合理利用稻田藻类的方法。     

Organic Fertilizer Source and Application Method Impact Ammonia Volatilization

ABSTRACT

Ammonia (NH₃) volatilization from fertilizer applications reduces efficiency and poses environmental hazards. This study used semi-open static chambers to measure NH₃ volatilization from organic fertilizers (feather meal, blood meal, fish emulsion, cyano-fertilizer) to evaluate the impacts of fertilizer source, application method, and rate on NH₃ volatilization. In 2014, two application rates (28 and 56 kg N ha^?1) were applied to lettuce (Lactuca sativa L.). Solid fertilizers (feather meal, blood meal) were preplant applied in a subsurface band, whereas liquid fertilizers (fish emulsion, cyano-fertilizer) were applied weekly through drip irrigation beginning two weeks after transplanting. In 2015, a single application rate (28 kg N ha^?1) was applied to cucumber (Cucumis sativus L.). Solid fertilizers were applied in either subsurface or surface bands. There was a significant difference in NH₃ volatilization among fertilizers, but there was little difference between application rates. Liquid fertilizers had lower NH₃ emissions than solid fertilizers due to their timing and placement. In 2014, blood meal at 56 kg N ha^?1 and feather meal at both rates had the highest NH₃ fluxes. In 2015, surface-banded blood and feather meal had the highest NH₃ fluxes. Fertilizer decisions for organic systems should consider NH₃ emission losses and practices for their reduction.     

水氮耦合对水稻田间氨挥发规律的影响

在防雨棚池栽试验中应用通气法研究了水氮耦合对稻田土壤氨挥发速率的动态变化及损失量。结果表明,稻田施用氮肥后有明显NH3挥发损失,整个生育期累计氨挥发量为31.67～69.70kg·hm^-2,占施氮量的17.95%～28.64%;不同生育时期氨挥发量的大小依次为返青期〉拔节孕穗期〉分蘖期〉抽穗开花期〉乳熟期,挥发高峰出现在施氮肥后的1～3d内;随着施氮水平增加,田间氨挥发量显著增加。与此同时,稻田水分状况对NH3挥发损失具有重要影响,与常规灌溉模式相比,控制灌溉条件下氨挥发总量和氨挥发损失率均较小,且不同施氮水平间差异显著。就氨挥发损失率而言,在试验条件下水氮耦合效应显著,以控制灌溉模式下施氮量为180kg·hm^-2时的氨挥发损失率最低,为17.59%。     

脲胺氮肥对太湖地区稻田氨挥发及氮肥利用率的影响

采用田间小区试验,以普通尿素和氯化铵为对照,研究脲胺氮肥对太湖地区稻田氨挥发及氮肥利用率的影响。结果表明:氮肥施入后,氨挥发损失主要发生在施肥后5~7天内,氨挥发损失量与田面水NH4+-N浓度呈线性正相关关系。不同氮肥的氨挥发损失差异显著(P0.05),脲胺氮肥的氨挥发损失分别比普通尿素和氯化铵减少了2.71和6.41 kg/hm2,并且该氮肥对水稻有增产的趋势,氮肥利用率分别比普通尿素和氯化铵显著提高了10.43%和10.64%。此外,综合考虑经济和环境效益,该氮肥净收益高于尿素和氯化铵。因此,脲胺氮肥值得在太湖地区推广。     

硝化抑制剂施用对水稻产量与氨挥发的影响

通过田间微区试验,应用~(15)N标记技术研究两个施氮水平下硝化抑制剂CP施用对水稻产量、氮素利用率、氮素土壤残留和氨挥发的影响。结果表明:与推荐施氮处理(240 kg/hm~2)相比,减氮处理(180 kg/hm~2)水稻产量明显降低,但是减氮处理下施用硝化抑制剂CP后增产15.2%,差异显著,并且达到了推荐施氮处理下的产量水平。而推荐施氮处理下施用硝化抑制剂对水稻产量反而没有显著影响。施用硝化抑制剂可显著提高11.1%~25.0%的~(15)N吸收与利用效率,同时~(15)N平衡计算结果表明稻田施用硝化抑制剂减少了21.7%~28.1%的硝化?反硝化、径流等途径~(15)N损失,这可能是CP施用增加水稻产量的机理之一。然而,施用硝化抑制剂会增加54.7%~110.6%的氨挥发排放。因此,在水稻生产过程中施用硝化抑制剂CP时要进一步减施氮肥才有明显的增产效果,同时还需要采取一定的措施来控制氨挥发。     

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。     

Effects of Temperature and Soil Type on Ammonia Volatilization from Slow-Release Nitrogen Fertilizers

Ammonia (NH₃) volatilization is the major pathway for mineral nitrogen (N) loss from N sources applied to soils. The information on NH₃ volatilization from slow-release N fertilizers is limited. Ammonia volatilization, over a 78-d period, from four slow-release N fertilizers with different proportions of urea and urea polymer [Nitamin 30L (liquid) (L30), Nitamin RUAG 521G30 (liquid) (G30), Nitamin 42G (granular) (N42), and Nitroform (granular) (NF)] applied to a sandy loamy soil was evaluated. An increase in temperature from 20 to 30 °C increased cumulative NH₃ volatilization loss in the sandy soil by 1.4-, 1.7-, and 1.8-fold for N42, L30, and G30, respectively. Increasing the proportion of urea in the slow-release fertilizer increased NH₃ volatilization loss. At 30 °C, the cumulative NH₃ volatilization over 78 d from a sandy soil accounted for 45.6%, 43.9%, 22.4%, and <1% of total N applied as N42, L30, G30, and NF, respectively. The corresponding losses in a loamy soil were 9.2%, 3.1%, and 1.7%. There was a significantly positive correlation between NH₃ volatilization rate and concentration of NH₄-N released from all fertilizers, except for NF (n = 132; r = 0.359, P = 0.017 for N42; r = 0.410, P = 0.006 for L30; and r = 0.377, P < 0.012 for G30). Lower cumulative NH₃ volatilization from a loamy soil as compared to that from a sandy soil appeared to be related to rapid nitrification of NH₄-N in the former soil than that in the latter soil. These results indicate the composition of slow-release fertilizer, soil temperature, and soil type are main factors to dominate NH₃ volatilization from slow- release fertilizers.     

密闭室抽气法监测稻田氨挥发的几个问题

密闭室抽气法是稻田氨挥发的常用监测方法,但该方法在实施过程中仍存在一些问题,导致不同研究结果之间缺乏可比性,影响稻田氨排放的系统分析与评估。研究了换气频率、抽气时间段、是否串联洗气瓶、抽气室与洗气瓶规格等监测参数以及抽气与自然风对比对氨挥发量的影响。结果表明,氨挥发随换气频率的增加而增加,其增加速度分三个阶段,挥发量与换气次数的对数呈线性相关;尿素快速水解期与水解基本结束后的氨挥发日变化规律不同;直通型、球形多孔型洗气头分别较圆盘多孔型洗气头氨挥发量低25.6%和8.5%;抽气室内径越大,气相高度越低,氨挥发量越低;串联洗气瓶测定的氨挥发仅为单独洗气瓶的88.6%;抽气室内田面水蒸发量随抽气速率增加而增加,抽气与自然放置情况下氨挥发量相近时,后者田面水蒸发量大。建议密闭室抽气法监测稻田氨挥发采用直径15 cm的抽气室,配单独流量计,气相高度5~8 cm,抽气量15~20 L?min?1左右,无需串联洗气瓶,选择圆盘多孔型或直杆多孔型洗气瓶。     

不同深施方式对太湖地区稻田氨挥发和氮肥利用率的影响

本研究以太湖地区稻田为研究对象开展连续两年的田间试验，通过设置不施氮肥（CK）、常规施氮（CN）、减氮表施（RN）、减氮侧深施（RNS）和减氮穴施（RNP）5种施氮处理，探究不同深施方式对稻田氨挥发与氮肥利用率的影响。结果表明，与表施处理（CN和RN）相比，RNS和RNP通过降低田面水NH₄⁺-N浓度和pH分别减少30.95%~41.54%和66.71%~72.23%的氨挥发排放（P<0.05）。相较于RN处理，RNP促进水稻根系生长并增加根区土壤有效氮含量，进而增加水稻产量（6.23%），提高氮肥利用率（50.15%），降低土壤氮盈余（63.92%）（P<0.05）。与CN处理相比，RNS显著降低土壤氮盈余（29.20%）（P<0.05），但水稻吸氮量和氮肥利用率均未显著增加。相较于RNS，RNP进一步降低氨挥发损失（50.84%）和土壤氮盈余（51.07%），提高氮肥利用率（40.40%）（P<0.05）。综上所述，RNP的农学和环境效益最高，但因穴施机械及肥料造粒技术等因素的限制，尚难应用于实际生产；而侧深施肥在我国水稻大规模集约化生产中效益较高且切实可行。