稻田氨揮發(fā)研究進(jìn)展

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1、宋勇生等：稻田氨揮發(fā)研究進(jìn)展5稻田氨揮發(fā)研究進(jìn)展宋勇生，范曉暉中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所，江蘇南京210008摘要：就稻田氨揮發(fā)產(chǎn)生過(guò)程和機(jī)理、影響因素、測(cè)定方法以及減少稻田氨揮發(fā)的有效技術(shù)作一綜合回顧；對(duì)稻田氨揮發(fā)研究中存在問(wèn)題和今后研究的重點(diǎn)進(jìn)行了討論。關(guān)鍵詞：稻田；氮素；氨揮發(fā)中圖分類(lèi)號(hào)：S153文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-2175（2003）02-0240-05宋勇生等：稻田氨揮發(fā)研究進(jìn)展5我國(guó)是世界上最大的產(chǎn)稻國(guó)，水稻土的面積達(dá)2.53′107hm2，占世界水稻土面積的23%，占我國(guó)糧食耕地面積的29%。但我國(guó)稻田中氮肥（碳銨和尿素）的利用率只有30%~35%，損失高達(dá)50%以上

2、[1]。氮肥利用率低不僅直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益；同時(shí)也造成土壤、水和大氣環(huán)境的污染，對(duì)人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境造成危害。在稻田氮肥損失中，氨揮發(fā)占很大比例，是稻田氮肥損失的主要機(jī)制之一。國(guó)外研究表明，氮肥表施時(shí)氨揮發(fā)損失占總施氮量的10%~60%[2]，國(guó)內(nèi)報(bào)道氨揮發(fā)損失也占總施氮量的9%~40%[3]。氨揮發(fā)同時(shí)也帶來(lái)了環(huán)境問(wèn)題。Schulze等認(rèn)為在氮限制因子的生態(tài)系統(tǒng)中，大氣沉降的NH3和NH4+的積累促進(jìn)超營(yíng)養(yǎng)化和土壤酸化[4]，積累在大氣中會(huì)引起空氣質(zhì)量惡化[5]。研究稻田氨揮發(fā)的過(guò)程以及減少稻田氨揮發(fā)的技術(shù)方法，不僅能減少稻田氮肥損失，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，而且還可以防止由此引起的環(huán)境污染。本

3、文綜述了國(guó)內(nèi)外稻田氨揮發(fā)損失的研究進(jìn)展，可為我國(guó)稻田氨揮發(fā)進(jìn)一步研究提供參考。1稻田氨揮發(fā)過(guò)程機(jī)理NH4+-N及其轉(zhuǎn)化在水-氣界面是一個(gè)包括多種反應(yīng)在內(nèi)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)過(guò)程。水分、土壤、生物、環(huán)境因素和管理措施的變化都會(huì)影響稻田系統(tǒng)中氨揮發(fā)的動(dòng)力學(xué)變化[6]。氮肥施入水田后，發(fā)生一系列變化，其中與氨揮發(fā)直接有關(guān)的化學(xué)平衡如下：NH4+（代換性）<=>NH4+（液相）<=>NH3（液相）<=>NH3（氣相）<=>NH3（大氣）（1）氮肥指的是含有或能產(chǎn)生銨離子的肥料，如碳酸氫氨、硫酸銨、尿素和各種有機(jī)肥。在淹水種稻下，液相是指田面水，氣相是指田面水表面的空氣，氨揮發(fā)發(fā)生在田面水與大氣的接口處。凡是能

4、使上述化學(xué)平衡向右進(jìn)行的因素，都將促進(jìn)氨揮發(fā)。2影響稻田氨揮發(fā)的因素2.1風(fēng)速在田間，氨揮發(fā)隨風(fēng)速增大而增多[7]。Fillery[9]等比較了菲律賓兩個(gè)地區(qū)的水稻田中的氨揮發(fā)，雖然兩地在田面水中的銨態(tài)和氨態(tài)氮總濃度以及pH和溫度等各方面的差異都不大，但由于風(fēng)速差異較大，兩地的氨揮發(fā)損失相差懸殊。Fillery等[8]把風(fēng)速與氨揮發(fā)的關(guān)系用F=k′P′W（2）表示，k為常數(shù)，P為田面水中的氨（NH3）分壓，W為風(fēng)速。它們的相關(guān)系數(shù)為R2=0.90。但風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明[9]，在pH很高的情況下，當(dāng)氨揮發(fā)隨風(fēng)速增大到7m/s后，就不再隨風(fēng)速的增大而增加。這意味著此時(shí)下層溶液的銨或氨遷移到表層的速率

5、已經(jīng)成為氨揮發(fā)的限制因素。此外，大氣和水體的穩(wěn)定狀態(tài)、地面的粗糙度也會(huì)影響氨揮發(fā)速率。良好的植被覆蓋可以減緩?fù)寥辣韺拥娘L(fēng)速，同時(shí)也可能部分地增加對(duì)揮發(fā)氨的吸收。因此，氨揮發(fā)與風(fēng)速之間的關(guān)系不一定是線(xiàn)性關(guān)系。但在種植水稻條件下，一般多用直線(xiàn)關(guān)系處理[7]。2.2溫度溫度對(duì)氨揮發(fā)的影響是多方面的。升高溫度能增加液相中的氨態(tài)氮在銨態(tài)和氨態(tài)氮總量中的比例。同時(shí)，NH3和NH4+的擴(kuò)散速率也隨之增加。pH大致不變的情況下，在5~35℃宋勇生等：稻田氨揮發(fā)研究進(jìn)展5的范圍內(nèi)，溫度每上升10℃，氨的比例約增加1倍（表1）。對(duì)尿素來(lái)說(shuō)，脲酶活性還因溫度的升高而增強(qiáng)[10]。2.3光照和降雨施肥后的光照情況對(duì)氨

6、揮發(fā)有很大影響。若光照弱，則氨揮發(fā)??；若光照強(qiáng)，氨揮發(fā)則成為肥料氮損失的主要途徑或主要途徑之一[11]。降雨主要是通過(guò)雨水下滲將肥料帶入深層土壤，增加NH4+被土壤顆粒吸附或植株吸收的機(jī)會(huì)和上升到土壤表層的阻力[12]，從而間接減少氨揮發(fā)損失。2.4土壤環(huán)境分為促進(jìn)因素和抑制因素兩類(lèi)。前者主要包括土壤pH，CaCO3含量和土壤總鹽量，后者則包括土壤有機(jī)質(zhì)，CEC和粘土含量。其中pH和CEC分別起主要作用。土壤pH值是影響氨揮發(fā)的一個(gè)十分重要的因素。隨pH升高，液相中氨態(tài)氮的比例升高，氨揮發(fā)的潛力隨之增大。如表1，在pH6~8范圍內(nèi)，每增加一個(gè)pH單位，氨態(tài)氮占其總量的百分?jǐn)?shù)約增加10倍，pH從

7、8增加到9時(shí)，又增加5~10倍。2.5陽(yáng)離子交換量土壤培育試驗(yàn)表明，氨揮發(fā)隨土壤陽(yáng)離子交換量（CEC）的增加而降低，達(dá)顯著相關(guān)[13]。在水稻盆載試驗(yàn)中，在陽(yáng)離子較低的粉砂質(zhì)壤土上，氨揮發(fā)占施氮量的35%，而在陽(yáng)離子交換量較高的粘土上，則只占施氮量的10%。Duan[14]等認(rèn)為在土壤pH和CEC之間關(guān)系可用下式表示：LogY=-1.9074+0.27533x1-0.00379x2（3）（R2=0