表面分子膜抑制稻田氨挥发的模型研究

 在温室盆钵和田间试验中 ,研究了表面分子膜对氨挥发的抑制效果。结果表明 ,表面分子膜可以有效抑制氨挥发 ,其效果因膜用量的不同而有很大差异。同时 ,应用Jayaweera Mikkelsen氨挥发模型 ,并引入分子膜的氨挥发阻力系数kf,对该模型进行了修正 ,以应用于表面膜存在下的氨挥发模拟。为此 ,根据不同膜用量的盆钵试验结果对参数kf 值进行了计算 ,并用不同kf 值对氨挥发进行了模拟。在该模型中 ,用选定的kf 值对表面分子膜抑制氨挥发的效果与 pH、风速、水深和温度等的关系作了进一步模拟分析。根据修正后的模型 ,对田间试验结果进行了模拟和预测。结果表明 ,在田间试验中模型预测效果较差 ,需要对田间条件下的kf 参数作进一步研究。     

田面水位对稻田氨挥发影响的试验研究

稻田在施氮肥后有明显的氨挥发损失,田面水位对稻田氮素流失具有关键作用,为探究田面水位对稻田氨挥发的影响,基于室内土柱试验装置,采用密闭室通气法,对水稻各肥期不同田面水位下的氨挥发进行了研究。结果表明,田面水位会显著影响稻田氨挥发,在整个施肥期间,相同施肥量条件下,当田面水位为1、3、5 cm时,氨挥发累积量占总施氮量的比例分别为23%、15%、12%,施入基肥和分蘖肥后1 cm处理下氨挥发通量的峰值最高,3 cm处理次之,5 cm处理最低,施入穗肥后表现为5 cm处理高于1 cm处理和3 cm处理。田面水位在施入基肥和分蘖肥后,高水位低NH_4~+-N浓度和低水层温度是氨挥发降低的主要因素,施入穗肥后,低水位高硝化强度是抑制氨挥发的重要因素。为降低氨挥发,建议水稻在施用基肥和分蘖肥时采用较高水位,施用穗肥时适当降低水位。     

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.     

稻田氨挥发及控制技术研究进展

我国南方稻田氮素损失严重,其中氨挥发损失在南方稻田中占有很高的比重.综述了稻田氨挥发的现状与规律,损失途径与机理,对控制氨挥发的农田施肥管理措施进行了探讨,为实现现代农业高产、构建高效的技术体系、保障农业环境安全提供科学依据.     

长期不同施肥红壤性稻田水稻产量和氨挥发的变化

采用密闭室法测定长期不同施肥制度下双季稻田氨挥发速率及其影响因素,并分析双季稻田氨挥发与产量的关系。结果表明:节肥型有机无机结合农业施肥处理(JF处理)的水稻产量与全肥型有机无机结合农业施肥处理(OM处理)和单施无机肥(NPK处理)的差异不显著,显著高于单施化学氮钾肥(NK处理)的产量;双季稻氮素农学利用率(NUEA)以JF处理的最高,早稻和晚稻分别为17.4和8.9 kg.kg-1,显著高于NK处理;双季稻氨挥发累积量以OM处理最高(86.2 kg.hm-2),NK处理次之(78.2 kg.hm-2),显著高于JF处理(60.7 kg.hm-2);氨挥发速率主要受田面水NH4+-N质量浓度的影响。由于气温和降雨的影响,施早稻分蘖肥后氨挥发速率显著高于施基肥后的,而施晚稻基肥和分蘖肥后的没有差异。因此,JF处理在稳定产量的基础上,能够减少氨挥发量,并且提高了土壤中有机质和全氮含量。     

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。     

四川盆地稻田氨挥发通量及影响因素

氨挥发是稻田氮损失的重要途径,越来越受到高度重视。本文采用密闭室法对四川盆地稻田的氨挥发量及影响因素进行了研究。结果表明,稻田NH3挥发损失的氮素达22~63 kg·hm-2,占施氮量的比例为14%~19%,是稻田氮损失的重要途径。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。稻田氨挥发量与田面水温度和p H显著正相关,可以通过控制田面水温度等措施控制氨挥发。稻田NH3挥发主要发生在10:00-18:00之间,超过全天挥发量的2/3。8:00-10:00与18:00-20:00 2个时间段的氨挥发通量平均值和全天氨挥发通量平均值很一致,是测定氨挥发的最佳时间。     

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。     

有机无机肥配施对川中紫色土丘陵区稻田氨挥发的影响

【目的】阐明不同施肥方式对稻田NH3挥发损失的影响,以期为减少稻田氮肥损失和提高氮肥利用率提供一定的理论支撑。【方法】利用密闭室连续抽气法研究不同有机无机肥配施处理下稻田NH3挥发特征、田面水含氮量及水稻产量的变化。在等氮量替代条件下,试验共设置5个处理:无N(CK)、单施化肥(T1)、30%有机肥N+70%化肥N(T2)、70%有机肥N+30%化肥N(T3)和100%有机肥N(T4)。【结果】结果表明,纯尿素处理(T1)的NH3挥发总量最高为68.54 kg/hm2。与T1相比,随着有机肥替代比例的增加,NH3挥发总量减少了21.77～49.55 kg/hm2。各处理稻田NH3挥发通量与田面水NH4+-N浓度均呈现显著正相关关系。30%有机肥替代处理水稻产量最高,较常规施肥T1增产4.06%。【结论】整体来看,30%有机肥替代化肥是川中紫色土丘陵区域较为适合的稻田施肥方式,对降低氮肥环境污染风险和提高水稻产量的综合效果最佳。     

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。     

包膜尿素与普通尿素配施对稻田氨挥发的影响

为有效减少平原河网双季稻种植区农田氮素（N）损失并提高N肥利用率,采用聚氨酯包膜尿素与普通尿素掺混一次性施肥技术,探究控释掺混肥对早稻季氨挥发损失及N肥利用率的影响。连续两年（2018—2019年）在湖南益阳开展田间试验,设置不施N肥（CK）、常规施肥（CF）、聚氨酯包膜尿素（PuCU）、聚氨酯包膜尿素与普通尿素以6∶4比例配比（0.6PuCU+0.4CF）共4个处理,采用半密闭通气法监测水稻生育期间氨挥发特征。结果表明： CF和0.6PuCU+0.4CF处理稻田氨挥发主要发生在移栽后10 d内,峰值出现于第2~3天和第10天;而PuCU处理整个早稻生长季氨挥发通量缓慢,略高于CK处理。早稻全生育期CF处理氨挥发损失量（率）最高,达39.48 kg·hm^-2（22.22%）,N肥吸收利用率（NRE）和N肥农学利用率（NAE）分别为29.19%和13.82 kg·kg^-1;PuCU和0.6PuCU+0.4CF处理氨挥发损失量（率）分别为12.01 kg·hm^-2（3.91%）和20.70 kg·hm^-2（9.70%）,NRE分别为60.22%和71.36%,NAE分别为18.99 kg·kg^-1和20.34 kg·kg^-1。其中,0.6PuCU+0.4CF和PuCU处理早稻季总计氨挥发损失量较CF处理分别降低47.57%和69.56%,而NRE分别提高163.08%和116.29%,NAE分别提高69.85%和55.97%。Elovich方程能较好地拟合稻田氨挥发累积量随时间的变化趋势,各处理相关系数均达到极显著水平。相关分析表明,早稻季氨挥发通量与田面水NH₄⁺-N浓度及pH呈显著正相关。研究表明,聚氨酯包膜尿素一次性基施能有效避免施肥后NH₄⁺-N的急剧升高,减少稻田氨挥发损失,并提高早稻N肥利用率,而将其与尿素按比例进行互配能进一步促进N素吸收,提高N素利用效率,但氨挥发减排效果较单施聚氨酯包膜尿素低。     

优化施肥对不同轮作系统稻田氨挥发的影响

【目的】探究3种主要水旱轮作系统下,优化施肥对当季稻田NH_3挥发及氮素利用率的影响。【方法】试验设置水稻-小麦、水稻-蔬菜与水稻-冬闲田3种水旱轮作系统,每种轮作系统下设农民习惯施肥方式(FFP)和优化施肥方式(OPT)2种施肥处理,以不施肥处理为对照(CK),其中农民习惯施肥方式氮肥以基肥与分蘖肥施用量比例5∶5施入,优化施肥方式氮肥以基肥、分蘖肥、穗肥施用量比例5∶3∶2施入。于2015─2016年,采用传统抽气密闭室法,田间原位监测了不同处理以及4个环境因子(田面水NH+4-N质量浓度、水层pH、温度和深度)对当季稻田NH_3挥发的影响,并分析了4个环境因子与NH_3挥发通量的相关性,最后测定了不同处理水稻的产量、氮农学利用率、氮回收效率以及氮偏生产力。【结果】当氮肥作为基肥和分蘖肥施用后,由于尿素在水中的快速分解,各处理NH_3挥发通量均在施肥后第2天达到峰值,随后急剧下降,至第10天左右趋近于零;优化施肥方式下,穗肥施用后,由于施肥量较少且此时水稻对氮素的吸收利用增加,NH_3挥发通量无明显峰值,趋近于零。NH_3挥发积累量受施肥方式影响显著(P0.05),轮作制度及其与施肥方式交互作用对NH_3挥发通量影响不显著。3种轮作制度下,农民习惯施肥方式NH_3挥发积累量占氮肥施用量比例为25.9%~27.6%,显著高于优化施肥方式(22.6%~23.0%)。3种轮作制度下,NH_3挥发通量均主要受田面水NH+4-N质量浓度的影响,且二者间呈显著正相关关系,与水层pH、温度均无显著相关性;NH_3挥发通量与水层深度呈负相关关系,其中只有部分处理相关性达显著水平。在3种水旱轮作系统下,优化施肥方式平均水稻产量(9.0~10.2t/hm2)与农民习惯施肥方式(8.9~10.2t/hm2)差异均不显著,但氮肥农学利用率(21.3~26.1kg/kg)、氮回收效率(55.6%~60.3%)、氮偏生产力(50.0~56.8kg/kg)与农民习惯施肥方式(氮肥农学利用率12.6~15.6kg/kg,氮回收效率35.0%~37.6%,氮偏生产力29.8~34.1kg/kg)相比均有显著提高。【结论】不同施肥方式是影响NH_3挥发的主要因素,在不同的水旱轮作系统下优化施肥均可以通过氮肥运筹,在减少施肥量和保证产量水平的基础上,降低稻田的NH_3挥发损失,提高氮素利用率。     

生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田氨挥发的影响

通过土柱模拟实验,研究了生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田田面水氮素转化、氨挥发排放以及水稻产量的影响。结果表明:生活污水尾水灌溉显著提高了稻田田面水NO_3~--N浓度和田面水pH,并显著提高了产量、植株吸氮量和土壤脲酶活性。与清水灌溉处理相比,不施氮肥时生活污水尾水灌溉可使秸秆还田稻田氨挥发累积排放量显著降低35%;正常施氮时生活污水尾水灌溉增加了秸秆还田稻田氨挥发排放总量,但由于显著增加了水稻产量,因此单位产量氨挥发排放量有所降低。由此可见,秸秆还田稻田利用生活污水尾水灌溉,不仅可消纳净化生活污水、替代部分氮肥,还可增加水稻产量、降低单位产量稻田氨挥发排放。     

稻田氨挥发和水稻产量对增效复合肥减氮施用的响应

通过田间试验研究3种增效复合肥(腐植酸、氨基酸及海藻酸复合肥)减氮施用对稻田氨挥发、氮素利用率和产量的影响,为探究增效复合肥的高效利用并评价其环境效应提供科学依据。田间试验设不施肥(CK)、常规施肥(CF)、常规施肥减氮20%(CR)、腐植酸复合肥减氮20%(HR)、氨基酸复合肥减氮20%(AR)和海藻酸复合肥减氮20%(SR)6个处理。采用密闭式间歇通气法测定施肥后氨挥发通量,于水稻成熟期测产,测定植株吸氮量并计算氮素利用率。结果表明:氨挥发主要发生在基肥和分蘖肥施用后。与CF处理相比,CR、HR、AR、SR处理均显著降低了稻田氨挥发损失总量(P0.05),降低幅度为38.9%～54.7%;且与CR处理相比,增效复合肥减氮处理AR与SR的氨挥发损失总量分别显著降低20.5%和25.8%。此外,田面水NH_4~+-N浓度是影响氨挥发的重要因素,减氮条件下田面水NH_4~+-N浓度降低,其中3种增效复合肥减氮处理田面水NH_4~+-N平均浓度较CR处理降低了5.5%～18.7%。减氮条件下,增效复合肥处理(HR、AR与SR)的植株吸氮量较CR处理显著提高20.0%～31.8%(P0.05)。而且,HR、AR与SR处理的氮素利用率均显著高于CF和CR处理(P0.05)。对比CF处理的产量,3种增效复合肥减氮处理的产量没有显著降低;同一减氮水平下,HR、AR与SR的产量均显著高于CR处理,增幅为4.4%～4.8%(P0.05)。研究表明,增效复合肥减氮施用均可有效降低稻田氨挥发损失,并具有较好的稳产效应,其中以氨基酸和海藻酸增效复合肥效果更为明显。     

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。     

种植方式对稻田氨挥发及氮磷流失风险的影响

研究洞庭湖双季稻区不同种植方式下,稻田氨挥发量变化、田面水氮磷浓度动态特征以及不同土壤深度养分含量差异,可为水稻机械化精准施肥,防控面源污染提供理论依据。研究采用田间试验方法,设置农民习惯+直播(T1)、控释尿素减氮10%+直播(T2)和机插一次性施肥减氮10%(T3)3个处理,原位监测早稻基肥期稻田氨挥发,取样监测施肥后田面水总氮、总磷及不同形态氮磷浓度,收获期计产,并取0～20 cm和20～40 cm土壤测定其基本理化性状。结果表明,与T1相比,T3和T2田面水NH_4~+-N平均浓度分别降低46.04%和27.03%,氨挥发量分别降低18.62%和15.61%;田面水总氮平均浓度分别降低53.55%和22.96%,总磷浓度分别降低30.23%和11.63%;T3和T2均可显著增加稻田0～20 cm和20～40 cm土壤中有机碳含量,提高全氮、全磷、碱解氮和有效磷含量,水稻产量分别增加6.63%和5.98%。与T1相比,T3和T2两种施肥种植方式均能显著降低稻田氨挥发以及稻田田面水总氮、总磷浓度,能有效增加0～20 cm和20～40 cm土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量。在3种种植方式中,T3在降低农田氮、磷流失风险、维持土壤肥力、促进水稻增产方面效果更显著。