韓蔚娟，陳海瀟，鄒春野，高 強

（吉林農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，吉林 長春130118）

1 引言

氮肥施入土壤后，氮素的去向主要分為3種途徑，一部分被植物吸收利用，另一部分以無機氮、有機氮和土壤固定態(tài)等形態(tài)殘留在土壤中，其余部分則以氨揮發(fā)及反硝化產(chǎn)生的氧化亞氮氣體等方式進入大氣和以硝態(tài)氮淋失進入水體等，造成肥料損失和環(huán)境污染。東北黑土地區(qū)和華北平原地區(qū)春玉米氮肥的土壤殘留率分別為12.7%～49.4%和35.3%～40.9%[1～2]。硝態(tài)氮是北方主要的無機氮殘留方式，容易通過淋溶流入地下水，嚴重的破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。而氨揮發(fā)是肥料施入土壤后氮肥氣態(tài)損失的重要途徑。研究表明：通過氨揮發(fā)造成的氮素損失可達施氮量的9%～42%，其中肥料碳按和尿素的氮素損失分別為49%～66%和29%～40%[3]。

對于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氣態(tài)氨的轉化，前人研究較多，揮發(fā)的氣態(tài)氨與大氣懸浮顆粒物中的酸性物質發(fā)生反應，生成物再由干、濕沉降重新進入草原、農(nóng)田、湖泊等陸地生態(tài)系統(tǒng)，引起土壤酸化、森林退化、自然生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性下降，導致植被更替、水體富營養(yǎng)化等嚴重的生態(tài)問題。人們食用了富含的食物后，在體內被還原成的，易導致高鐵血紅蛋白癥。并且，可與各種胺類物質反應，生成N－亞硝基胺和次生胺，二者都是致癌物質，對人類健康造成危害[4～5]。同時大氣中的氨還會被氧化成N2O和NO，其中氧化亞氮不僅是一種重要的溫室效應氣體，還會參與平流層光學過程破壞臭氧層，增強地球表面的紫外輻射，造成嚴重的環(huán)境污染和巨大的經(jīng)濟損失。因此，減少NH3揮發(fā)損失已成為農(nóng)田生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的重要問題。

2 氨揮發(fā)機理的研究

氨揮發(fā)的過程是氮肥施入農(nóng)田后，在土壤固相－液相－氣相界面上發(fā)生一系列物理化學變化的過程。外界影響因素（含水量、氣流、溫度和不同施肥技術等）發(fā)生變化，都對氣相氨和溶液中氨氣的平衡產(chǎn)生影響。不同肥料、土壤特征和農(nóng)業(yè)措施也能引起土壤中濃度的變化，從而導致農(nóng)田氨揮發(fā)損失情況不同。

3 氨揮發(fā)影響因素

土壤因素對氨揮發(fā)影響分為促進因素和抑制因素。土壤因素主要包括：陽離子交換量、有機質、粘粒含量、全鹽量、pH值以及CaCO3含量，其中前3個為抑制因素，后3個為促進因素。張慶利[6]等研究發(fā)現(xiàn)氨揮發(fā)損失量與土壤有機質和陽離子交換量呈顯著負相關。主要原因是土壤有機質和陽離子交換量對吸附能力較強，降低氨濃度，從而減少NH3揮發(fā)損失。土壤中的有機質被微生物分解的過程中，生成腐殖質，也能有效降低土壤pH。土壤粘粒同樣對具有吸附作用，能有效降低液相中的濃度，從而使質地粘重的氨揮發(fā)小于質地粗松的土壤。因此，土壤有機質、陽離子交換量和土壤粘粒與氨揮發(fā)呈負相關。

溫度的升高加快氨揮發(fā)的速率。一方面溫度的升高顯著的增加液相中的氨態(tài)氮在氨態(tài)總量中的比例，促使形成NH3；另一方面土壤的脲酶活性也會在一定范圍內隨著溫度的升高而有所增強，其分解的養(yǎng)分還沒有被作物吸收就通過氨揮發(fā)以氣態(tài)形式損失，表明溫度的變化影響氨揮發(fā)速率的變化[9]。

農(nóng)業(yè)措施對NH3揮發(fā)的影響較大。農(nóng)業(yè)措施包括氮肥品種、施肥量、施肥及灌溉方式。不同肥料品種其氮素的存在狀態(tài)不同，直接導致氨揮發(fā)損失量不同。與碳酸氫銨相比通常尿素的氨揮發(fā)總量偏高，控釋肥與普通尿素相比能明顯降低氨揮發(fā)速率。王東等[10]研究表明增大氮肥施用量能顯著提高土壤氨揮發(fā)速率。施肥時期對NH3揮發(fā)損失也有顯著影響。王秀斌等[11]對不同施肥時期氨揮發(fā)損失總量進行研究，結果表明減少氨揮發(fā)損失和提高產(chǎn)量可以通過氮肥減量后移來實現(xiàn)。此外，光照時間、降雨量以及風速等也是影響氨揮發(fā)的重要因素。

4 測定氨揮發(fā)方法的研究

由于氨揮發(fā)所受影響條件較多，包括土壤條件、農(nóng)業(yè)措施、氣候環(huán)境等因素，不同測定方法對氨揮發(fā)測定結果有很大影響。國內外測定氨揮發(fā)的方法主要包括微氣象法、密閉室法、風洞法等測定方法。

微氣象學法從試驗區(qū)上方空氣中直接進行取樣測定，準確度高，已被普遍認為是直接測定農(nóng)田NH3揮發(fā)的最好方法。但微氣象法所需設備昂貴，成本高，并且為了避免相鄰地塊不同處理之間的干擾，要求試驗面積足夠大，一般要求試驗地面積不小于1hm2，因此該方法無法進行推廣應用，在大型生態(tài)區(qū)域的氣體動態(tài)研究領域應用較多。風洞法采用田間自然風速作為流過風洞的風速，同時可以人工調節(jié)風洞內的環(huán)境因子，保持內部與外部環(huán)境一致，測定結果較真實有效[12]。但風洞法在靜風或風速低于0.3m／s時，誤差較大，并且對儀器要求較高，體積龐大不易移動，需要試驗費用大。目前，國內使用直接測定氨揮發(fā)主要應用密閉室法。密閉室法是提供一個密閉環(huán)境，同時將土壤、肥料、作物及吸收裝置等置于其該環(huán)境內部，直接用吸收裝置吸收土壤揮發(fā)的氨氣，然后進行測定。由于該方法所提供的密閉環(huán)境不能與自然環(huán)境中進行空氣交流，對氨揮發(fā)有很大影響，通常不通氣條件下測出的氨揮發(fā)量較通氣的低，誤差較大。王朝輝[13]等避開傳統(tǒng)密閉法的弊端，針對小區(qū)試驗和多因子對比研究設計了一種方法——通氣法。應用過程中可保證裝置內與裝置外的空氣流通，且該方法結構、操作簡單，有良好的移動性，對于定位測定土壤氨揮發(fā)有較大的應用前景。

5 氨揮發(fā)損失的減排途徑

氨揮發(fā)的過程是肥料施入氮土壤后一系列的物理化學的過程，這一系列受諸多因素的影響，通過改變或者減緩這些因素可以控制氨揮發(fā)的損失量。土壤脲酶活性是影響氨揮發(fā)的一個十分重要因素，尿素水解速率隨著土壤中脲酶活性的提高而加快，進而氨揮發(fā)損失量也相應增加。添加脲酶抑制劑可抑制尿素水解速率，有效降低土壤氨揮發(fā)損失量。徐萬里[14]等研究發(fā)現(xiàn)，與肥料表施相比，肥料混勻后深施可以通過增大土壤與肥料的接觸面積，來增加土壤膠體的保肥對NH＋4的吸附力，有效的降低氨揮發(fā)損失量。旱地表施氮肥后灌水，氮肥通過水份下移，加強土壤團粒對肥料的吸附力從而達到氮肥深施的作用，也能減少氨揮發(fā)[15]。

控釋肥料施入土壤后，包膜材料能有效阻擋尿素與土壤中的水分和土壤脲酶直接接觸，降低土壤脲酶對該肥料的分解作用，減少氨揮發(fā)的損失量。李菊梅等研究發(fā)現(xiàn)有機和無機肥配合施用可以顯著降低土壤氨揮發(fā)，減少氮素損失[16]。

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