張　翀，李雪倩，蘇　芳，朱　波，巨曉棠*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193；2.中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都610041）

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施氮方式及測(cè)定方法對(duì)紫色土夏玉米氨揮發(fā)的影響

張翀1，李雪倩1，蘇芳1，朱波2，巨曉棠1*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193；2.中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都610041）

摘要：以川中丘陵區(qū)紫色土為對(duì)象，研究了撒施尿素添加脲酶抑制劑及尿素深施對(duì)夏玉米季氨揮發(fā)的減排效果，為合理施肥和減少農(nóng)田氨排放提供依據(jù)；同時(shí)，對(duì)比風(fēng)洞法和密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)定氨揮發(fā)的結(jié)果，為準(zhǔn)確定量農(nóng)田氨揮發(fā)提供方法依據(jù)。設(shè)置5個(gè)施氮方式處理，分別為：不施氮（CK）；農(nóng)民傳統(tǒng)施氮——雨后撒施尿素（BC）；撒施添加有Limus（德國(guó)BASF公司新開(kāi)發(fā)的脲酶抑制劑）的尿素（BC+Limus）；尿素一次性條施（Band1）；尿素分兩次條施（Band2）。除不施氮處理外，其他處理施氮量均為150 kg·hm-2，各處理采用密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)定氨揮發(fā)。另外，選取農(nóng)民傳統(tǒng)施氮處理用風(fēng)洞法測(cè)定氨揮發(fā)，以研究不同測(cè)定方法對(duì)氨揮發(fā)損失量的影響。結(jié)果表明：紫色土夏玉米季農(nóng)民傳統(tǒng)的施氮方式氨揮發(fā)損失率可高于40%，而處理BC+Limus、Band1、Band2的氨揮發(fā)損失率分別為4.8%、3.8%、1.3%，分別比處理BC減少了90%、92%和97%的氨揮發(fā)損失，均具有很好的減排效果。密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)定氨揮發(fā)量稍高于風(fēng)洞法，氨揮發(fā)損失率分別為48.4%和41.9%，但差異不顯著。

關(guān)鍵詞：氨揮發(fā)；施氮方式；測(cè)定方法；紫色土；夏玉米；氨減排

張翀，李雪倩，蘇芳，等.施氮方式及測(cè)定方法對(duì)紫色土夏玉米氨揮發(fā)的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35（6）∶1194-1201.

ZHANG Chong，LI Xue-qian，SU Fang，et a1. Effects of different ferti1ization and measurement methods on ammonia vo1ati1ization of summer maize in PurP1e soi1［J］. Journal of Agro-Environment Science，2016，35（6）∶1194-1201.

氮肥合理施用對(duì)糧食增產(chǎn)具有關(guān)鍵的作用［1］。在所有氮肥品種中，尿素因其含氮量高、安全且易于運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)，在發(fā)展中國(guó)家得到廣泛使用［2］。尿素施入土壤后，需要經(jīng)過(guò)水解轉(zhuǎn)化為NH+4才能進(jìn)一步被作物吸收利用。在適宜的水熱條件下，這一水解過(guò)程很迅速，導(dǎo)致施肥點(diǎn)附近土壤的NH+4和PH迅速升高，增加了尿素氨揮發(fā)損失的風(fēng)險(xiǎn)［3］。大量研究結(jié)果表明，尿素的平均氨揮發(fā)損失率為20%～25%，撒施尿素氨揮發(fā)損失率可高于50%［4-5］。氮肥以氨揮發(fā)形式損失到環(huán)境中，不僅造成了直接的經(jīng)濟(jì)損失，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境及人類(lèi)健康造成負(fù)面影響［6-7］。

減少農(nóng)田氨揮發(fā)的措施有多種，國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的有氮肥深施、施肥后灌水（以水帶氮）、改變氮肥形態(tài)和使用添加劑等。Rochette等［8］研究表明，尿素施用深度大于7.5 cm時(shí)，氨揮發(fā)損失可忽略不計(jì)。受土壤性質(zhì)的影響，能夠有效降低氨揮發(fā)的灌水量一般在5～75 mm范圍內(nèi)［9-10］。通過(guò)改變氮肥的形態(tài)，如施用硝酸銨、緩/控釋氮肥等也可明顯降低氨揮發(fā)［11-12］。脲酶抑制劑通過(guò)減緩尿素水解而減少氨揮發(fā)損失，在所有的脲酶抑制劑中，NBPT（N-丁基硫代磷酰三胺）抑制效果顯著，也是商業(yè)上最廣泛使用的脲酶抑制劑。德國(guó)BASF公司在NBPT的基礎(chǔ)上，研發(fā)出一種新型脲酶抑制劑Limus，Limus由75%NBPT和25%NPPT組成。關(guān)于該新型脲酶抑制劑在我國(guó)的使用效果，僅有北方的報(bào)道［13-14］。

農(nóng)田氨揮發(fā)的測(cè)定方法較多，目前國(guó)內(nèi)外常用的方法有通氣法、密閉室連續(xù)抽氣法、德?tīng)柛癜惫芊ǎê?jiǎn)稱DTM）、風(fēng)洞法、微氣象法等。通氣法［15］具有成本低，便于開(kāi)展小尺度多田塊監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，但不能考慮田間風(fēng)速對(duì)氨揮發(fā)的影響。DTM［16］雖考慮田間風(fēng)速，但采樣時(shí)間過(guò)短，且采用手泵抽氣，可能會(huì)造成人為誤差。微氣象法是測(cè)定氨揮發(fā)絕對(duì)量的最可靠的方法［17］，但其對(duì)下墊面面積及技術(shù)要求很高，在我國(guó)應(yīng)用尚少［18］。密閉室連續(xù)抽氣法被很多國(guó)內(nèi)研究者所采用［19-21］，該方法在一定程度上改善了箱內(nèi)被測(cè)區(qū)域的微氣象條件，使測(cè)量結(jié)果更接近真實(shí)值，且便于開(kāi)展多處理的對(duì)比研究，不足之處是只能部分考慮田間風(fēng)速對(duì)氨揮發(fā)的影響。風(fēng)洞法能夠使箱內(nèi)氣象條件、土壤條件及生物狀況類(lèi)似于外界條件，測(cè)量結(jié)果更有代表性，而且風(fēng)洞能夠?qū)崿F(xiàn)24 h連續(xù)監(jiān)測(cè)，因此測(cè)定結(jié)果更加準(zhǔn)確，其測(cè)定結(jié)果已得到國(guó)內(nèi)外的廣泛認(rèn)可［22-23］。但由于其使用和維護(hù)需要較高的技術(shù)和成本，不便做多處理的對(duì)比試驗(yàn)，限制了其廣泛使用。

受農(nóng)民施肥習(xí)慣、土壤性質(zhì)及氣候條件的影響，紫色土夏玉米季氮肥的氨揮發(fā)損失嚴(yán)重［24］。本研究旨在通過(guò)使用脲酶抑制劑Limus及深施的方法，探討改進(jìn)施肥方式在紫色土夏玉米季的減排效果，為減少氮肥損失和環(huán)境影響提供依據(jù)。同時(shí)，本研究采用密閉室連續(xù)抽氣法對(duì)氨揮發(fā)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并與課題組前期建立起的風(fēng)洞系統(tǒng)進(jìn)行同步研究，對(duì)比風(fēng)洞法和密閉室連續(xù)抽氣法的測(cè)定結(jié)果，為準(zhǔn)確定量農(nóng)田氨排放提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)環(huán)境條件

試驗(yàn)點(diǎn)位于中國(guó)科學(xué)院鹽亭紫色土農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站（31°16＇N，105°28＇E），地處川中丘陵區(qū)域，海拔高度為400～600 m。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫為17.3℃。多年平均降雨量為826 mm，且季節(jié)分布不均，春季占5.9%，夏季占65.5%，秋季占19.7%，冬季占8.9%（1981—2006年）。土壤類(lèi)型為石灰性紫色土，土層厚度為30～80 cm［25］。供試土壤（0～20 cm）的基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)含量8.3 g·kg-1，全氮0.7 g·kg-1，堿解氮42.3 mg·kg-1，有效磷4.5 mg·kg-1，速效鉀120.1mg·kg-1，容重1.38g·cm-3，PH8.3（水土比為2.5∶1）。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為研究不同施氮方式對(duì)紫色土氨揮發(fā)的影響，本研究所用田塊的作物種植類(lèi)型為冬小麥-夏玉米輪作。夏玉米于2015年5月18日人工開(kāi)穴播種，行距50 cm，株距30 cm。密閉室連續(xù)抽氣法試驗(yàn)區(qū)共設(shè)5個(gè)施氮方式處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積為2 m×2 m=4 m2。5個(gè)處理分別為：不施氮（CK）；農(nóng)民傳統(tǒng)施氮——雨后撒施（BC）；撒施添加有Limus的尿素（BC+Limus）；尿素一次性條施（Band1）；尿素分兩次條施（Band2）。除不施氮處理外，其他處理施氮量均為150 kg·hm-2。處理BC、BC+Limus、Band1于2015年6月15日一次性追施氮肥，處理Band2于2015年6月15日和7月29日按照3∶2的比例追施氮肥。各處理采用密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)定氨揮發(fā)，各處理施氮方式及施氮量見(jiàn)表1，所有處理均不施磷鉀肥。條施施肥深度為10 cm，寬度為8 cm。風(fēng)洞法試驗(yàn)區(qū)僅設(shè)置一個(gè)農(nóng)民傳統(tǒng)施氮處理，3次重復(fù)，三個(gè)風(fēng)洞平行排列，間隔為2 m。風(fēng)洞法與密閉室連續(xù)抽氣法中的農(nóng)民傳統(tǒng)施氮處理管理一致，以研究不同測(cè)定方法對(duì)氨揮發(fā)測(cè)定量的影響。

表1　施氮方式及施氮量Tab1e 1 Methods and rates of nitrogen aPP1ication

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1氨揮發(fā)

本研究所用風(fēng)洞法裝置，是課題組參照Martin Kogge等設(shè)計(jì)的風(fēng)洞改造制作的，建造的風(fēng)洞回收率能達(dá)到90%以上，其內(nèi)部的風(fēng)速能夠通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)與外界風(fēng)速一致，因而能夠更好地模擬田間風(fēng)速。其具體設(shè)計(jì)見(jiàn)文獻(xiàn)［23］。風(fēng)洞法測(cè)定氨揮發(fā)的原理如圖1所示。在風(fēng)扇（FC050，ZIEHL-ABEGG）驅(qū)動(dòng)下，氣流穩(wěn)定地流過(guò)風(fēng)洞洞體，只要測(cè)量風(fēng)洞進(jìn)氣前后的氨氣質(zhì)量差，就可以獲得氨揮發(fā)通量。進(jìn)氣口和出氣口的空氣在真空泵（N840.1.2FT.18，KNF Neuberger）驅(qū)動(dòng)下，以轉(zhuǎn)子流量計(jì)（D10A1197D，Bai1ey Fischer & Porter）控制恒定流速，分別經(jīng)過(guò)150 mL濃度為0.025 mo1·L-1的稀硫酸，最終將氨吸收在稀硫酸溶液中。每天在固定時(shí)間更換并采集氣體收集瓶中的稀硫酸，收集到的溶液用靛酚藍(lán)分光光度法測(cè)定其N(xiāo)H+4-N含量，進(jìn)而計(jì)算出氨揮發(fā)速率。

密閉室連續(xù)抽氣法的裝置參照文獻(xiàn)［19］，并加以改進(jìn)。其測(cè)定氨揮發(fā)的原理如圖2所示。通氣管高2.5 m，以保證進(jìn)入空氣室的氨濃度一致并處于較低的背景濃度?？諝饨粨Q室外徑20 cm、內(nèi)徑19 cm、高8 cm，材質(zhì)為有機(jī)玻璃。為保證氣密性，每個(gè)空氣交換室配有圓形底座。底座可插入土壤中，上部為高3 cm的密封水槽，下部為高5 cm的PVC圓管，四周均勻打孔，以保證水肥暢通。樣品采集時(shí)將空氣交換室置于水槽上，向水槽注入適量水，采樣完畢后將空氣交換室移走，以保證底座內(nèi)外的土壤和氣象條件與相應(yīng)小區(qū)一致。向每個(gè)洗氣瓶中加入80 mL的氨吸收液（濃度為0.025 mo1·L-1的稀硫酸）。每天8：00—10：00 和15：00—17：00開(kāi)啟真空泵采樣，抽氣速率以空氣交換室體積的倍數(shù)計(jì)算，即換氣頻率。控制換氣頻率為15～20次·min-1，將收集到的氨吸收液帶回試驗(yàn)室，用靛酚藍(lán)分光光度法測(cè)定其N(xiāo)H+4-N含量，從而計(jì)算出氨揮發(fā)速率。

1.3.2環(huán)境因子

圖2　密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)定氨揮發(fā)的原理圖Figure 2 Schematic diagram of measuring ammonia vo1ati1ization by continuous airf1ow enc1osure chamber method

圖1　風(fēng)洞法測(cè)定氨揮發(fā)的原理圖Figure 1 Schematic diagram of measuring ammonia vo1ati1ization by wind tunne1 method

試驗(yàn)田裝有微型氣象站，用以監(jiān)測(cè)所在田塊的風(fēng)速及風(fēng)向、風(fēng)洞內(nèi)外的大氣溫濕度、土壤溫濕度等環(huán)境因子。降雨量數(shù)據(jù)由距試驗(yàn)田10 m的試驗(yàn)站綜合氣象場(chǎng)獲取。微型氣象站以CR1000（CamPbe11 scientific）數(shù)據(jù)采集器為核心，集成了風(fēng)速風(fēng)向儀（MetOne 034B，CamPbe11 scientific）、空氣溫濕度傳感器（HMP155，VAISALA）、土壤溫度傳感器（109，CamP-be11 scientific）、濕度傳感器（CS616，CamPbe11 scientific）以及風(fēng)洞內(nèi)的風(fēng)速傳感器（8455，TSI）。微型氣象站數(shù)據(jù)采集時(shí)間分辨率為10 min。

1.3.3土壤指標(biāo)

施肥前1 d及氨揮發(fā)測(cè)定期間每隔2～3 d采集對(duì)應(yīng)施肥小區(qū)0～20 cm新鮮土壤樣品，過(guò)3 mm土篩并測(cè)定土壤無(wú)機(jī)氮含量。采樣時(shí)，不施氮和氮肥撒施的小區(qū)隨機(jī)取兩鉆混合，氮肥條施的小區(qū)，在施肥帶上隨機(jī)選取兩鉆混合。風(fēng)洞法因其全天連續(xù)工作，不便采集試驗(yàn)區(qū)域的土壤，因此僅采集抽氣法試驗(yàn)區(qū)的土壤樣品。稱取12.00 g土樣于250 mL塑料瓶中，加入100 mL 0.01 mo1·L-1CaC12溶液。振蕩1 h后用無(wú)銨濾紙過(guò)濾至10 mL離心管中，放入-20℃冰箱冷凍保存，連續(xù)流動(dòng)分析儀（TRAACS 2000，Bran and Luebbe）測(cè)定NH+4-N含量。與此同時(shí)，稱取25 g左右土樣放入鋁盒中，在105℃下烘干24 h測(cè)定土壤質(zhì)量含水量。

1.4數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Exce1 2010和SPSS 20進(jìn)行分析，采用SigmaP1ot 12.5繪圖。

1.4.1風(fēng)洞法氨揮發(fā)計(jì)算方法

流經(jīng)風(fēng)洞進(jìn)出氣口氨的總質(zhì)量計(jì)算式為：

M=C×V×N

式中：M為流經(jīng)風(fēng)洞進(jìn)出氣口氨的總質(zhì)量，mg；C代表某一時(shí)間段進(jìn)出氣口采集到的吸收液氨氮濃度，mg· L-1；V是吸收液的體積，L；N=v×t×a/（f×t），為流經(jīng)風(fēng)洞氣體體積除以抽氣體積所得倍數(shù)，v為風(fēng)洞內(nèi)風(fēng)速，m·s-1；t為測(cè)定時(shí)間，s；a為風(fēng)洞進(jìn)氣口截面積，m2；f為抽氣總流量，m3·s-1。

若C為24 h內(nèi)采集到的吸收液的氨氮濃度，則日氨揮發(fā)速率計(jì)算式為：

NH3-N（kg·hm-2·d-1）=［（Mo-Mi）/S］×10-2

式中：Mo、Mi分別為流經(jīng)風(fēng)洞進(jìn)氣口、出氣口氨的總質(zhì)量，mg；S為風(fēng)洞試驗(yàn)區(qū)面積，m2，本研究所用風(fēng)洞試驗(yàn)區(qū)面積為1.05 m2；10-2為單位換算系數(shù)。

1.4.2密閉室連續(xù)抽氣法氨揮發(fā)計(jì)算方法

密閉室連續(xù)抽氣法日氨揮發(fā)速率計(jì)算公式為：

式中：Ci為1 d采集到的四個(gè)洗氣瓶中吸收液的氨氮濃度，mg·L-1；V為吸收液體積，L；T為采樣總時(shí)間，h，本研究為4 h；S為空氣交換室所覆蓋的面積，m2，本研究為0.028 m2；10-2為單位換算系數(shù)。

分別將風(fēng)洞法和密閉室間歇通氣法測(cè)得的日氨揮發(fā)速率相加得到氨累積排放量，作為紫色土夏玉米季氨揮發(fā)損失量。各施肥處理的氨揮發(fā)損失率為氨累積排放量（扣除不施肥處理氨累積排放量）占施氮量的比例。

2　結(jié)果與分析

圖3　不同施氮方式下紫色土氨揮發(fā)速率及環(huán)境因子動(dòng)態(tài)變化（a：三葉期；b：十葉期）Figure 3 Dynamics of ammonia vo1ati1ization rates and environmenta1 factors under different ferti1ization methods in PurP1e soi1 （a：3-1eaf stage；b：10-1eaf stage）

2.1不同施氮方式下紫色土氨揮發(fā)

圖3a為夏玉米季三葉期施肥后各處理的氨揮發(fā)速率及環(huán)境因子動(dòng)態(tài)變化。處理BC的氨揮發(fā)速率在施肥后第2 d即達(dá)到最大峰值，為13.6 kg·hm-2·d-1。隨后整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)；第9 d 99.8 mm的降雨使氨揮發(fā)速率迅速下降，但隨著土壤溫度升高，氨揮發(fā)速率有略微上升的趨勢(shì)，隨后降至與不施肥處理相當(dāng)?shù)乃健Ｓ捎陔迕敢种苿?duì)尿素水解的抑制作用，處理BC+Limus的氨揮發(fā)速率在施肥后前8 d一直處于波動(dòng)狀態(tài)，自施肥至測(cè)定結(jié)束期間，氨揮發(fā)速率在0.03～1.44 kg·hm-2·d-1的范圍內(nèi)波動(dòng)。處理Band1的氨揮發(fā)速率呈先增加后下降的趨勢(shì)，在施肥后第4 d出現(xiàn)最大峰值，為2.4 kg·hm-2·d-1。處理Band2氨揮發(fā)速率變化趨勢(shì)與處理Band1相似，但氨揮發(fā)速率峰值推遲至第5 d出現(xiàn)，為1.2 kg·hm-2·d-1。

圖3b為夏玉米季十葉期施肥后各處理的氨揮發(fā)速率及環(huán)境因子動(dòng)態(tài)變化。處理Band2雖然追氮60 kg·hm-2。但由于氮肥深施加之土壤含水量較低，氨揮發(fā)速率沒(méi)有出現(xiàn)明顯的峰值。各處理氨揮發(fā)速率變化趨勢(shì)基本與土壤溫度變化趨勢(shì)一致。

圖4a為三葉期施肥后不同處理土壤NH+4-N含量動(dòng)態(tài)變化。由于處理Band1和處理Band2采集的是施肥帶上的土壤，土壤NH+4-N含量很高，所有施肥處理土壤NH+4-N含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，且氨揮發(fā)峰值與土壤NH+4-N峰值的出現(xiàn)基本同步。由圖4b可以看出，施肥后土壤NO-3-N逐漸升高，第9 d累積降雨量為99.8 mm的暴雨將部分NO-3-N淋洗至土壤下層，土壤表層NO-3-N含量明顯降低；此后，伴隨著溫度升高，一部分NH+4-N轉(zhuǎn)化為NO-3-N，處理BC+Limus、Band1和Band2的NO-3-N升高后又下降。

圖4c為十葉期施肥后不同處理土壤NH+4-N含量動(dòng)態(tài)變化?？梢钥闯觯皇┓实奶幚硗寥繬H+4-N含量很低。與三葉期不同的是，十葉期施肥時(shí)土壤干燥，處理Band2的尿素水解緩慢，土壤NH+4-N含量在施肥后第6 d才出現(xiàn)峰值，至測(cè)定結(jié)束，處理Band2土壤NO-3-N含量一直呈上升的趨勢(shì)（圖4d）。雖然在施肥后第10 d出現(xiàn)了50.2 mm的降雨，但由于土壤干燥，沒(méi)有出現(xiàn)三葉期因降雨使表層土壤NO-3-N降低的現(xiàn)象。

2.2不同測(cè)定方法下紫色土氨揮發(fā)

圖5為風(fēng)洞法和密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)得的氨揮發(fā)速率及環(huán)境因子動(dòng)態(tài)變化。可以看出，風(fēng)洞法在施肥后第3 d出現(xiàn)氨揮發(fā)速率最大峰值，為15.4 kg·hm-2· d-1，高于密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)得的氨揮發(fā)峰值。在施肥后的第3～7 d，風(fēng)洞法測(cè)得的氨揮發(fā)速率呈下降趨勢(shì)，并且比密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)得的氨揮發(fā)速率低，可能是風(fēng)洞內(nèi)土壤溫度比密閉室連續(xù)抽氣法所在的大田溫度低所致。施肥一周后，風(fēng)洞法測(cè)得的氨揮發(fā)速率隨著土壤溫度升高而增大，隨后逐漸降低。風(fēng)洞的試驗(yàn)區(qū)在測(cè)定期間是不接收降雨的，因此沒(méi)有出現(xiàn)降雨后氨揮發(fā)速率立即降低的趨勢(shì)。風(fēng)洞法和密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)得的氨揮發(fā)累積損失量分別為64.4、75.8 kg·hm-2。

圖4　不同施氮方式下紫色土銨態(tài)氮和硝態(tài)氮?jiǎng)討B(tài)變化Figure 4 Dynamics of soi1 NH+4-N and NO-3-N content under different ferti1ization methods in PurP1e soi1

2.3不同施氮方式及測(cè)定方法下紫色土氨揮發(fā)損失

對(duì)不同施氮方式及測(cè)定方法紫色土夏玉米季氨揮發(fā)損失匯總分析如圖6所示，其中柱狀圖上方的百分?jǐn)?shù)為氨揮發(fā)損失率，風(fēng)洞法受設(shè)備限制不能同時(shí)做不施肥處理，其土壤的背景排放以抽氣法中的不施肥處理為基數(shù)。由圖6可以看出，氮肥撒施時(shí)，風(fēng)洞法和密閉室連續(xù)抽氣法氨揮發(fā)損失率分別為41.9%和48.4%。而處理BC+Limus、Band1、Band2有效地降低了氨揮發(fā)損失，與撒施相比，分別可減少90%、92%、97%的氨揮發(fā)損失。

圖5　不同測(cè)定方法下紫色土氨揮發(fā)速率及環(huán)境因子動(dòng)態(tài)變化Figure 5 Dynamics of ammonia vo1ati1ization rates and environmenta1 factors under different measurement methods in PurP1e soi1

圖6　不同施氮方式及測(cè)定方法紫色土夏玉米氨揮發(fā)損失Figure 6 Ammonia 1osses under different ferti1ization and measurement methods of summer maize in PurP1e soi1

3　討論

本課題組前期研究結(jié)果（2013年）表明，紫色土夏玉米季撒施尿素的氨揮發(fā)損失率為34.1%［24］，本研究在2015年用兩種測(cè)定方法測(cè)得的撒施處理的氨揮發(fā)損失率均高于40%。這與施肥時(shí)的土壤濕度及測(cè)定期間的氣象條件有關(guān)。周靜等［26］在紅壤上的研究結(jié)果表明，氨揮發(fā)峰值的出現(xiàn)隨土壤含水量的增加而提前。2013年和2015年夏玉米季在施肥時(shí)土壤體積含水量分別為28.4%和30.3%。2015年兩種測(cè)定方法均在施肥后前3 d出現(xiàn)了氨揮發(fā)的最大峰值，此外在施肥后的一周內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)強(qiáng)降雨，為氨揮發(fā)創(chuàng)造了適宜的條件。而在2013年夏玉米季，在氨揮發(fā)速率逐漸增大的過(guò)程中出現(xiàn)了強(qiáng)降雨和降溫的天氣，減小了氨揮發(fā)速率，從而減少了氨揮發(fā)累積損失量。綜上所述，施肥時(shí)土壤濕度較高及施肥后一周內(nèi)降雨很少是造成2015年夏玉米氨揮發(fā)損失比2013年高的原因。這一研究結(jié)果與Tian等［27］在江蘇水稻-小麥輪作體系小麥季的研究一致。

脲酶抑制劑通過(guò)抑制脲酶活性減緩尿素水解及NH+4的產(chǎn)生，進(jìn)而減少尿素的氨揮發(fā)損失［28］。NBPT是一種被廣泛使用的、能夠有效減少氨揮發(fā)的脲酶抑制劑［29］。李欠欠［13］通過(guò)培養(yǎng)試驗(yàn)證明了新型脲酶抑制劑Limus的減排潛力要比NBPT大，并在我國(guó)北方研究了Limus的減排潛力，結(jié)果表明，添加Limus的尿素比普通尿素可減少65%～100%的氨揮發(fā)損失［14］。本研究中撒施添加有Limus的尿素，其氨揮發(fā)損失率僅為4.8%，比普通尿素減少了90%的氨揮發(fā)。然而選擇何種方式減少氨揮發(fā)損失，還要綜合考慮機(jī)械化水平、勞動(dòng)力、氮肥市場(chǎng)及價(jià)格等因素。

氮肥深施后既增加了土壤顆粒對(duì)NH+4-N的吸附，又可阻礙NH3（液相和氣相）向上擴(kuò)散，從而減少氨揮發(fā)損失［3］。Rochette等［8］在酸性粉砂壤土上研究了不同施肥深度對(duì)氨揮發(fā)的影響，結(jié)果表明：尿素條狀表施時(shí)氨揮發(fā)損失率為50%，每深施1 cm可在此基礎(chǔ)上減少7%的氨揮發(fā)損失率，當(dāng)施肥深度大于7.5 cm時(shí)，氨揮發(fā)損失可忽略不計(jì)。本研究中，尿素條狀深施10 cm時(shí)氨揮發(fā)損失率為3.8%，高于上述研究。這一方面是由于石灰性紫色土PH較高，氨揮發(fā)潛力較大［30］；另一方面，如前所述，施肥時(shí)較高的土壤濕度及施肥后一周內(nèi)很少的降雨都為氨揮發(fā)創(chuàng)造了適宜條件。與農(nóng)民傳統(tǒng)施氮方式相比，氮肥一次性條施、分兩次條施分別減少了92%和97%的氨揮發(fā)，均達(dá)到了很好的減排效果。

本研究中，密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)得的氨揮發(fā)損失高于風(fēng)洞法。這可能與兩種方法采用的風(fēng)速有關(guān)，風(fēng)洞法能夠使系統(tǒng)內(nèi)部的風(fēng)速更接近自然環(huán)境條件［23］，而密閉室連續(xù)抽氣法是一種強(qiáng)制交換的方法，將換氣頻率固定為15～20次·min-1。Kisse1等［31］認(rèn)為在外界風(fēng)速變小時(shí)，空氣交換室內(nèi)部的風(fēng)速高于土壤表面的實(shí)際風(fēng)速，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致氨揮發(fā)測(cè)定結(jié)果偏高。此外，密閉室連續(xù)抽氣法是在每天的某一時(shí)段采樣，進(jìn)而換算為日氨揮發(fā)損失率。因此，采樣時(shí)段的選擇將直接影響到測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)得的氨揮發(fā)損失量雖高于風(fēng)洞法，但未達(dá)到顯著水平（P＞0.05），說(shuō)明抽氣法測(cè)定農(nóng)田氨揮發(fā)的結(jié)果也有較高的可靠性。

4　結(jié)論

紫色土夏玉米季農(nóng)民傳統(tǒng)的施氮方式氨揮發(fā)損失嚴(yán)重，在適宜的氣象條件下，氨揮發(fā)損失率可高于40%。此時(shí)，撒施添加有脲酶抑制劑Limus的尿素，氮肥一次性條施和氮肥分兩次條施的氨揮發(fā)損失率僅為4.8%、3.8%和1.3%，均可減少90%以上的氨揮發(fā)損失，具有很好的減排效果。密閉室連續(xù)抽氣法測(cè)定氨揮發(fā)結(jié)果略高于風(fēng)洞法的測(cè)定結(jié)果，兩者差異不顯著。

致謝：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)劉學(xué)軍教授為本研究提供Limus尿素，在此表示感謝！

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Effects of different fertilization and measurement methods on ammonia volatilization of summer maize in purple soil

ZHANG Chong1，LI Xue-qian1，SU Fang1，ZHU Bo2，JU Xiao-tang1*
（1.Co11ege of Resources and Environmenta1 Sciences，China Agricu1tura1 University，Beijing 100193，China；2.Institute of Mountain Hazards and Environment，Chinese Academy of Sciences，Chengdu 610041，China）

Abstract：Soi1 ProPerties，1oca1 c1imatic conditions and ferti1ization method in PurP1e soi1 regions may significant1y affect ammonia vo1ati1ization（AV）. In this study，the effects of different ferti1ization methods on AV from PurP1e soi1 were investigated during summer maize growth in midd1e Sichuan Province. Two different AV measurement methods（i.e.，wind tunne1 method and continuous airf1ow enc1osure method）were comPared to better quantify ammonia emissions from croP1ands. Five ferti1ization methods with three reP1icates were used in the exPeriment inc1uded CK（no nitrogen ferti1izer），BC（broadcast urea，which is the 1oca1 conventiona1 Practice），BC+Limus［broadcast urea amended with urease inhibitor Limus（a new urease inhibitor deve1oPed by BASF）］，Band1（band urea once），Band2（band urea twice）. The AV in a11 the treatments was determined by enc1osure method. For BC treatments，AV was monitored by a wind tunne1 system simu1taneous1y. Resu1ts showed that AV 1oss rates were greater than 40%in BC，but on1y 4.8%，3.8%and 1.3%in BC+Limus，Band1 and Band2，resPective1y，a reduction of 90%，92%，and 97%as comPared with BC. Ammonia 1oss rate（48.4%）measured by continuous airf1ow enc1osure method was s1ight1y higher than that by wind tunne1 method（41.9%），but no significant difference between them was found.

Keywords：ammonia vo1ati1ization；N ferti1ization method；measurement method；PurP1e soi1；summer maize；ammonia mitigation

中圖分類(lèi)號(hào)：S143.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-2043（2016）06-1194-08 doi∶10.11654/jaes.2016.06.024

收稿日期：2015-12-22

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目（2012CB417101）

作者簡(jiǎn)介：張翀（1987—），男，河南南陽(yáng)人，碩士研究生，主要從事農(nóng)田氨揮發(fā)及減排措施研究。E-mai1：jackzhang@cau.edu.cn

*通信作者：巨曉棠E-mai1：juxt@cau.edu.cn