生物炭及其老化对农田NH_(3)挥发及N_(2)O排放的影响

生物炭具有减缓农田NH_(3)挥发和N_(2)O排放的重要潜力,但在施入环境后常常存在“老化”现象,这为其缓解全球变暖的长期有效性带来了不确定性。为了探明生物炭的长期效应,人工加速模拟了自然界中水分、温度、氧气、土壤矿物质及微生物多种老化因素,结合多元表征手段对比不同老化方式对生物炭性质的影响,利用主成分分析法建立新的生物炭性质综合指标来反映老化强度。再通过大田控制试验,采用原位通气法和静态箱-气相色谱法监测夏玉米生长周期内老化前后生物炭施用对农田NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响,为生物炭的可持续应用提供科学依据。结果表明,老化过程增加了原生物炭(BC)的氧含量、比表面积(SBET)、总孔容(Vt)及含氧官能团数量,降低了灰分、碱性、碳含量、平均孔径及其芳香性,各老化作用强度排序为:氧化老化生物炭(OBC)>矿化老化生物炭(KBC)>微生物老化生物炭(MBC)>干湿循环老化生物炭(WBC)>冻融循环老化生物炭(FBC)>BC。生物炭的添加减少了13.57%-29.50%的NH_(3)挥发量。与BC相比,OBC和KBC分别显著降低了14.71%和9.38%的NH_(3)挥发(P<0.05),MBC降低了3.38%的NH_(3)挥发(P>0.05)。相反,WBC和FBC分别增加了4.55%和2.72%的NH_(3)挥发(P>0.05)。同时,生物炭的添加降低了22.36%-40.43%的N_(2)O排放量。其中,BC减排效果最优,老化作用均削弱了原生物炭对N_(2)O的减排效应。与BC相比,OBC和KBC显著增加了30.34%和26.36%的N_(2)O排放量(P<0.05),MBC、FBC和WBC分别增加了19.96%、18.29%和10.92%的N_(2)O排放量(P>0.05)。综上,不同老化方式会对生物炭的理化性质造成不同改变,进而影响土壤气态氮释放。通过对比不同的老化方式,OBC影响最为显著,其次为KBC,MBC居中,WBC和FBC的影响最弱。

菜地追施猪粪沼液后NH_3和N_2O排放特征及氮损失率

将厌氧发酵残留物作为肥料还田是其资源化利用的有效途径，但国内外对其还田后氨气（NH3）和氧化亚氮（N2O）的排放特征及氮素利用率的报道较少。本研究通过微区试验，探讨了冬季和夏季大棚菜地追施猪粪沼液（DPS）后NH3和N2O的排放速率及氮素损失率。结果发现， 追施DPS后菜地NH3挥发激增，通常发生在施肥后的48 h 内；而N2O排放量在第一次施肥后大幅增加，随后逐步趋于稳定。追施DPS的处理其NH3和N2O的排放量均显著高于施用化肥的处理，冬季和夏季二者的损失量分别占肥料总量的16.4%～23.2%和24.7%～27.5%。土壤温度、水分和pH对沼液中氮素以NH3和N2O的形式损失的影响较大。

侧深施控释氮肥运筹方式对水稻产量、NH_(3)挥发和温室气体排放的影响

为建立机插稻高产低碳减排的控释氮肥施用技术,以迟熟中粳南粳9108、泰香粳1402为材料,选用控释期100 d、43%树脂包膜缓释氮肥与46%速效尿素为氮肥,分别设置基穗氮肥比例为100(NM1)∶、82(NM2)∶、73∶(NM3)与64(NM4)∶不同运筹方式处理,基肥采用侧深施肥方法,控释氮肥与速效尿素比例均为55,∶穗氮肥为尿素,并设置常规施肥(FFT)与不施氮肥(0N)对照处理,研究不同氮肥运筹方式对水稻产量、NH_(3)挥发和温室气体排放的影响。结果表明:与FFT处理相比,侧深施控释氮肥推迟NH_(3)挥发峰值出现,避免分蘖期NH_(3)挥发峰值产生,穗期追施尿素后的NH_(3)挥发通量和平均NH_(3)挥发通量显著降低,NH_(3)累积损失总量降低25.33%~48.76%,NH_(3)排放系数降低29.14%~60.81%,单位产量NH_(3)排放强度显著降低29.60%~56.01%。与FFT处理相比,侧深施控释氮肥分蘖期和抽穗后的CH_(4)排放通量显著降低,搁田期和穗期追施尿素后的N_(2)O排放通量显著降低,CH_(4)排放累积总量降低20.20%~55.04%,CH_(4)减排率随基穗氮肥比例变小而降低,N_(2)O排放累积总量降低25.56%~61.56%,N_(2)O减排率表现为NM1>NM3>NM2>NM4,GWP和GHGI分别降低20.96%~53.35%、25.91%~55.40%。品种间NH_(3)挥发和温室气体规律一致,减排效果均表现为NM1>NM3>NM2>NM4。综合考虑经济、生态效益,NM1处理氨挥发和温室气体减排效果最佳,且比NM3和FFT处理减少施肥次数1~2次,利于水稻绿色轻简规模化生产;NM3处理增产率最高且NH_(3)挥发和温室气体减排效果仅次NM1,实现丰产减排协同进行。综上,本文探索出一套适配迟熟中粳减排增产的控释氮肥施肥方式,重点发现“轻简+减排”型施肥方式NM1和“丰产+减排”型施肥方式NM3。

尿素穴施削减麦田NH_(3)挥发、NO和N_(2)O排放

传统的尿素表施往往导致大量的活性氮损失,如NH_(3)和NO_(x)排放,加剧了我国城市的空气污染,特别是在冬季。将尿素集中穴施于土下,可能对NH_(3)和NO_(x)的排放有深远的影响。但对于冬小麦田,这方面的研究欠缺。基于此,在冬小麦田开展了田间试验,设置了3个处理:传统的尿素3次表施(CT);尿素一次性穴施(PP);不施氮的对照处理(CK)。结果表明,尿素一次性穴施模式下,NH_(4)^(+)-N扩散到土壤表层的程度很小,从而使穴施处理麦季的NH_(3)挥发总量比表施处理低80%,与CK处理相同,仅占总施氮量的0.7%。穴施处理明显减少了NO日排放通量,穴施麦季的NO排放总量仅占施氮量的0.1%。相比表施处理,穴施处理使麦季的N_(2)O排放量降低了25%,占总施氮量的0.6%。穴施处理消除NO和N_(2)O排放主要在于NH_(4)^(+)扩散的范围小(仅在土下4~13 cm),肥点附近高浓度的NH_(4)^(+)-N和冬季低温不利于微生物的硝化作用。由于尿素穴施延长了肥效,穴施处理的小麦产量并未减产,与表施相似。因此,在冬小麦种植系统中,尿素穴施可以提升环境效益而不牺牲小麦产量。

不同种类秸秆添加对稻田NH_(3)挥发的影响机制

秸秆还田对稻田土壤NH_(3)挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:RS;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加量(W秸秆:W_土=0.5%、0.8%)下水稻各生长期NH_(3)挥发通量、土壤理化因子及水稻产量;进而结合分子生物学技术,将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合,揭示NH_(3)挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子,从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量。试验结果表明,秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH_(3)挥发均产生显著影响,总体来看,与CK相比,施加秸秆处理NH_(3)挥发变化幅度为-33.2%—27.3%。不同秸秆种类对稻田土壤NH_(3)挥发影响不同,低添加量下,与CK相比,RS与WS施用对NH_(3)挥发量均无显著影响,而MS施用显著增加NH_(3)挥发量21.1%;高添加量下,RS施用显著降低NH_(3)挥发量33.2%。不同秸秆施加量对稻田土壤NH_(3)挥发影响亦不同,RS和MS处理下稻田NH_(3)挥发量随施用量的增加分别降低31.2%和32.8%,而WS处理则呈现相反规律;不同秸秆种类及不同施加量交互作用下RS-0.8处理显著降低稻田土壤NH_(3)挥发33.2%。田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH_(3)挥发产生差异的主要影响因素;RS-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量,综合效应下显著减少稻田NH_(3)挥发量33.2%,并显著增加水稻产量22.9%。因此,综合稻田NH_(3)挥发总量和水稻产量,秸秆施用水稻种植体系中水稻(RS)秸秆以0.8%施用量模式下减排增产效果最佳。

我国半干旱区滴灌水肥一体化马铃薯田土壤NH_(3)挥发特征和强度及影响因素

氨(NH_(3))挥发是农业生态系统氮肥损失的重要途经,然而,北方干旱半干旱地区水肥耦合马铃薯田土壤NH_(3)挥发规律缺少数据支撑.该研究利用通气法田间原位观测我国西北滴灌水肥一体化和传统沟灌施肥马铃薯田水肥耦合土壤NH_(3)挥发特征,设置滴灌施肥500 kg·hm^(-2)(DDF)、滴灌施肥1000 kg·hm^(-2)(DGF)、滴灌不施肥(DCK)、沟灌施肥500 kg·hm^(-2)(FDF)、沟灌施肥1000 kg·hm^(-2)(FGF)、沟灌不施肥(FCK)6个处理.结果表明,NH_(3)挥发速率峰值出现在施用氮肥后1—2周,不同水肥处理土壤NH_(3)挥发存在显著差异(P<0.01).2018年DDF、DGF、DCK、FDF、FGF、FCK土壤NH_(3)累积挥发量分别为21.50、28.14、7.20、37.06、66.25、11.88 kg·hm^(-2);2019年,分别为9.42、15.25、7.24、34.73、76.81、8.56 kg·hm^(-2).2018年和2019年,沟灌FDF处理的NH_(3)挥发损失率分别是滴灌DDF处理的1.76倍和11.89倍;沟灌FGF处理分别是滴灌DGF的2.60倍和8.54倍.滴灌DGF处理NH_(3)挥发强度比滴灌DDF处理分别增加27.03%和52.94%,沟灌FGF处理比沟灌FDF处理分别增加76.04%和118.37%.随施肥量增加,传统沟灌马铃薯田土壤NH_(3)挥发损失率和NH_(3)挥发强度的增量高于滴灌水肥一体化模式.NH_(3)挥发速率与土壤体积含水量、NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N呈极显著相关(P<0.01).和传统沟灌比较,滴灌水肥一体化技术降低马铃薯田土壤NH_(3)挥发损失率,减轻NH_(3)挥发强度,提高马铃薯水肥利用率,减轻环境污染.

土壤改良剂影响盐渍土NH_(3)挥发和N2O排放的研究进展

土壤盐渍化影响氮素循环转化,制约氮素供应,影响作物产量。添加改良剂是盐渍土壤改良的重要手段。综述了生物炭、石膏、有机物料3种盐渍土改良剂的作用原理及其对盐渍土壤NH_(3)挥发、N_(2)O排放的影响,从氮素转化的角度对改良剂的施用提出建议,并对改良剂的未来应用研究作出展望,以期对盐渍化土壤的高产高效利用提供理论参考。

不同硝化抑制剂对稻季N_(2)O排放、NH_(3)挥发和水稻产量的影响

为了筛选出水稻生产中应用效果更佳的硝化抑制剂,在太湖地区开展水稻季田间小区试验,尿素中分别添加化学合成硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶(CP)和3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)以及生物硝化抑制剂对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),探讨3种不同硝化抑制剂对水稻季N_(2)O排放、NH_(3)挥发、水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明,与单施尿素处理相比,尿素添加3种硝化抑制剂能显著减少N_(2)O排放总量,抑制效果表现为DMPP(31.71%)>MHPP(30.40%)>CP(27.83%),不同硝化抑制剂间减排效果无显著差异;添加硝化抑制剂均显著增加了NH_(3)挥发总量,促进作用表现为CP(58.7%)>DMPP(40.3%)>MHPP(25.3%),不同硝化抑制剂间差异显著;添加硝化抑制剂的增产幅度为MHPP(4.9%)>CP(3.3%)>DMPP(1.1%),不同硝化抑制剂间无显著差异;氮肥表观利用率显著增加,表现为MHPP(15.7%)>CP(13.8%)>DMPP(10.9%),但不同硝化抑制剂间无显著差异;综合考虑活性气态氮损失量和水稻产量,3种硝化抑制剂相比单施尿素均显著增加了单位产量活性气态氮排放强度,增加幅度表现为CP(50.3%)>DMPP(35.0%)>MHPP(17.8%),CP显著高于DMPP和MHPP。综合比较,生物硝化抑制剂MHPP在水稻生产中增效减排的作用优于化学合成硝化抑制剂CP和DMPP,但在生产应用中要与其他NH_(3)挥发减排措施相结合,更好地发挥其增效减排潜力,推动农业绿色可持续发展。

施氮方式与添加脲酶/硝化抑制剂对稻季NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响

【目的】分析施肥方式及添加脲酶/硝化抑制剂对稻田NH3挥发和N_(2)O排放的影响,基于稻田NH_(3)和N_(2)O减排的效果评价优化施肥措施的可行性。【方法】在太湖地区开展为期两年的稻季田间小区试验,供试脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂为对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),用量为施氮量的1%。设置6个处理:1)不施氮肥对照(CK);2)表施尿素N 300 kg/hm^(2)(当地常规施肥,CN);3)表施尿素N 225 kg/hm2(RNB);4)尿素N 225 kg/hm^(2),50%表施,50%深施(RND);5)表施尿素N 225 kg/hm^(2)+NBPT+MHPP(RNB+DI);6)尿素N 225 kg/hm^(2)+NBPT+MHPP,50%表施,50%深施(RND+DI)。每次施肥后两周内,用密闭式抽气法监测稻田NH3挥发,在水稻生育期内用静态箱—气相色谱法监测稻田N2O排放。【结果】1) NH_(3)挥发主要发生在每次施氮后7天内,CN、RNB和RNB+DI处理基肥和分蘖肥施用后的NH3挥发量占总挥发量的86.63%~91.76%;稻季N_(2)O排放峰期主要出现在每次施肥后一周内和中期烤田期。2) RNB比CN处理可减少NH3挥发总量29.69%~39.41%和N_(2)O排放总量13.43%~23.37%。3) RND比RNB处理可减少NH_(3)挥发总量53.50%~72.05%和N2O排放总量16.66%~23.43%。4) RNB+DI比RNB处理可减少NH3挥发总量9.57%~22.27%和N_(2)O排放总量8.77%~15.67%。5) RND+DI比CN处理可减少NH3挥发总量76.89%~82.29%和N_(2)O排放总量37.98%~48.71%。【结论】尿素总氮投入减少25%,50%由撒施改为基肥深施,并添加脲酶/硝化抑制剂,可显著减少稻季NH3挥发和N2O总排放,特别是降低NH3挥发的效果更佳;将这3种措施组合集成的RND+DI处理减排效果最佳。该综合集成措施的实际操作性强,为在水稻生产上推广应用提供了技术支撑。

不同施氮措施对枸杞园土壤NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响

为明确适宜氮肥用量配施硝化抑制剂对柴达木枸杞园土壤NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响,在柴达木地区枸杞园开展研究,共设置9个处理:N667、N534、N400、N267、N133、N0处理分别表示施用纯氮667、534、400、267、133、0 kg·hm^(-2),N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理分别表示在N400、N267、N133处理基础上配施2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(nitrapyrin)2.00、1.33、0.67 kg·hm^(-2),采用通气法和静态暗箱法采集NH_(3)和NO_(2),连续流动分析仪和气相色谱仪测定气体含量。结果表明:NH_(3)挥发速率与累积量均随施氮量的增加而增加,相同施氮量下配施硝化抑制剂对NH_(3)挥发无显著影响。N667处理2019年及2020年的NH_(3)挥发速率峰值分别为0.48 kg·hm^(-2)·d^(-1)和0.57 kg·hm^(-2)·d^(-1),NH_(3)挥发累积量分别为34.49 kg·hm^(-2)和35.11 kg·hm^(-2),显著高于其他处理。两年相同施氮量处理下配施与未配施硝化抑制剂处理的NH_(3)挥发累积量均无显著差异;N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理较农民习惯施氮(N667)处理显著降低了N_(2)O排放。2019年和2020年N667处理的N_(2)O累积排放量较N400处理分别增加了43.10%、16.11%,N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理的N_(2)O累积排放量较N400、N267、N133处理降低了28.52%~41.37%。2019年和2020年N400I2.00处理的产量较N667处理显著提高了9.26%及6.67%,且净收益提高了9.80%、7.10%。研究表明,与农民习惯施氮量相比,减施氮肥且配施硝化抑制剂可显著降低NH_(3)挥发和N_(2)O排放,同时可提高枸杞产量与经济效益。施氮量为400 kg·hm^(-2)且配施nitrapyrin 2.00 kg·hm^(-2)为柴达木高肥力枸杞园较优的施氮组合。

烟稻轮作系统下烟田土壤NH_(3)挥发特征及影响因素分析

本试验以湘烟7号为材料,在湖南郴州典型烟稻轮作系统下设不施氮肥CK、单施化肥T1(用氮量169.5kg/hm^(2))、化肥配施有机肥T2(化肥氮169.5kg/hm^(2)+有机氮22.5kg/hm^(2))3个处理,采用通气法监测烤烟不同生育期内烟田土壤NH_(3)挥发特征,并对影响NH_(3)挥发的环境因子进行相关分析。结果表明:(1)NH_(3)挥发峰值出现在基肥施入后第7d,追肥施入后2~5d,施肥结束后NH_(3)挥发速率逐渐降低并趋于稳定,但仍高于不施肥处理。(2)增施有机肥显著降低NH_(3)平均挥发速率、累积挥发总量、挥发系数和挥发强度,T2较T1分别降低18.75%、15.71%、25.41%和25.19%。(3)T2处理烟叶产量为2297.03kg/hm^(2),较T1显著增产7.65%。(4)环境因素影响NH_(3)挥发,其中气温、土温、土壤铵态氮含量与NH_(3)挥发呈显著正相关,土壤含水率与NH_(3)挥发呈显著负相关。综上,湖南烟稻轮作系统下烟田土壤NH_(3)挥发受施肥影响较大,增施有机肥显著降低氮肥以NH_(3)形式挥发造成的损失,气温、土温、铵态氮含量是影响土壤NH_(3)挥发的关键因子。

果园N_(2)O排放与NH_(3)挥发监测方法研究

为准确估算果园N_(2)O排放与NH_(3)挥发量,合理选用监测方法,试验以河北苹果园、葡萄园为研究对象,开展了土壤N_(2)O排放和NH_(3)挥发监测方法的探索,并分析采样方式、吸收液种类对监测结果的影响。结果表明:施肥区与非施肥区N_(2)O排放累积量具有显著性差异;滴灌管下不同位置N_(2)O排放差异很小。土壤N_(2)O排放速率在上午9:00前后测定的结果与日均排放速率差异最小。尺寸较大的方形静态箱对N_(2)O排放速率测定结果更准确,且变异系数更低;土壤N_(2)O排放速率与采样间隔时间呈负相关。间歇式通气法与磷酸甘油—双海绵通气法进行NH_(3)挥发监测结果均较为准确;间歇式通气法使用H3BO3作为吸收液对NH_(3)挥发量较大的监测结果良好,但对挥发量较低的情况误差较大;采用H_(2)SO_(4)吸收液时与磷酸甘油—双海绵通气法一致性较好,在NH_(3)挥发速率较低时灵敏度较高。磷酸甘油—双海绵通气法在使用2.00 cm厚度海绵时变异系数最低,能较好反应真实NH_(3)挥发速率。此结果为提高果园土壤N_(2)O排放与NH_(3)挥发采样监测精确度提供一定参考。

氰氨化钙与生物炭配施对设施菜地土壤N_(2)O、NH_(3)排放的影响

为了探索施用氰氨化钙(石灰氮)设施菜地土壤N_(2)O和NH_(3)的协同减排技术,本研究通过室内模拟试验,采用静态箱法和动态箱法测定了氰氨化钙(LN)、氰氨化钙+酸性生物炭(LN+MB)、氰氨化钙+中性生物炭(LN+WB)、氰氨化钙+碱性生物炭(LN+AB)4个处理N_(2)O和NH_(3)的排放量与排放特征。结果表明:与单施氰氨化钙相比,配施酸性和碱性生物炭使土壤N_(2)O累积排放量分别降低了66.70%和55.45%。配施3种生物炭均使土壤NH_(3)累积挥发量降低,降幅为7.26%~59.61%,另外提高土壤NO3--N含量8.05%~23.57%,降低土壤NH_(4)^(+)-N含量19.00%~43.12%。配施酸性生物炭对土壤N_(2)O、NH_(3)联合减排效果最佳,土壤N_(2)O、NH_(3)和GHG比单施氰氨化钙分别降低了66.70%、59.61%和64.55%。

氮肥深施对太湖地区稻田氨挥发的影响

NH_(3)挥发是稻田氮素损失的重要途径之一,基于基肥期尿素氮肥深施、追肥期用缓释肥替代尿素和配施脲酶抑制剂对太湖地区水稻生长季NH_(3)挥发影响少有报道。为此,本研究共设置了7个原位试验处理:(1)空白处理,不施氮肥(CK);(2)当地常规氮肥表施处理,施氮量300 kg∙hm−2(SN300);(3)减氮10%,氮肥表施处理,施氮量为270 kg∙hm^(−2)(SN270);(4)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素处理(DN270);(5)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素+脲酶抑制剂(DN270+UI);(6)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施缓释肥(DN270+SR);(7)减氮10%+基肥深施+追肥表施缓释肥+脲酶抑制剂(DN270+SR+UI)。与常规尿素表施SN300处理NH_(3)累积排放量相比,采用基肥深施可降低78.2%~85.2%的基肥期NH_(3)排放量,基肥减氮深施且追肥期配施脲酶抑制剂(DN270+UI处理)可降低30.4%的分蘖肥期NH_(3)排放量和25.3%的穗肥期NH_(3)排放量,基肥减氮深施且水稻追肥期用缓释肥替代尿素(DN270+SR处理)可降低36.4%的分蘖肥期NH_(3)排放量和28.1%的穗肥期NH_(3)排放量。整个水稻生长季NH_(3)累积排放量大小为SN300>SN270>DN270>DN270+UI>DN270+SR>DN270+SR+UI,其中DN270+SR+UI处理下NH_(3)排放量最小,与SN300处理相比,可显著降低50.9%的NH_(3)累积排放量(P<0.05)。除CK外,各处理间水稻产量差异不显著,单位水稻产量NH_(3)排放强度以DN270+SR+UI处理下最小,与SN300处理相比,可显著降低52.5%单位水稻产量氨排放强度(P<0.05)。综合考虑经济生态环境效益,在南方典型稻田中采用基肥期尿素深施可有效地降低氨挥发量,是一种值得推广的稻田氨减排模式,在追肥期用缓释肥替代尿素同时配施脲酶抑制剂可进一步提高NH_(3)减排效果。

不同区域旱地土壤氨挥发过程同位素δ^(15)N变化规律

大气氨(NH_(3))是PM_(2.5)形成的重要前体物,明确和量化农田等排放源对大气NH_(3)的贡献,是大气污染治理的基础。农田NH3挥发是大气NH3的重要来源之一,氮同位素自然丰度(δ^(15)N)特征可以用来定量溯源大气NH3的来源,但目前对于农田土壤NH3挥发全过程δ^(15)N值动态变化规律的研究比较缺乏,且农田土壤NH_(3)挥发受土壤性质等不同因素的影响,会直接或间接影响NH3挥发的δ^(15)N值,进而影响溯源结果。旱地土壤NH3挥发在我国农田NH3挥发中占主导地位,选取我国4个不同区域旱地土壤(辽宁北票、河南新乡、河北唐山、西藏林芝),添加尿素后在受控条件下采用海绵吸收法开展为期15 d的室内培养试验,通过化学转化法测定不同区域土壤NH3挥发全过程δ^(15)N值并观察其变化规律。结果表明,辽宁北票、河南新乡、河北唐山、西藏林芝的土壤NH_(3)挥发过程δ^(15)N值变化范围分别为–26.14‰~–5.57‰、–31.92‰~–26.31‰、–24.41‰~–3.11‰、–29.17‰~–2.20‰,均值分别为–21.74‰±1.89‰、–29.31‰±1.72‰、–19.82‰±2.04‰、–23.25‰±2.16‰。不同区域旱地土壤NH3挥发过程δ^(15)N值的特征存在差异,新乡土壤的δ^(15)N-NH3值持续升高,而北票、唐山和林芝土壤的δ^(15)N-NH3值出现先降低后升高的趋势。综上所述,土壤性质、NH3挥发速率是影响NH3挥发δ^(15)N值的主要因素,其中土壤pH、NH3挥发速率和累积损失量与δ^(15)N-NH_(3)值显著负相关;此外,同位素分馏效应对δ^(15)N-NH_(3)值也有一定的影响。本研究结果可为大气NH3的定量溯源提供更好的支撑。

饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式气态氮排放、黄颡鱼生长和氮利用率的影响

【目的】明确饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式下N_(2)O和NH_(3)挥发特征及黄颡鱼生长的影响,有利于稻-黄颡鱼综合种养的高效、绿色发展。【方法】采用盆栽模拟试验,以常规单养黄颡鱼模式为对照,系统研究了不同饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式下N_(2)O和NH_(3)的排放特征、水体和底泥的氮含量以及黄颡鱼生长的影响。【结果】在相同蛋白含量下,稻-黄颡鱼共作模式的N_(2)O和NH_(3)挥发分别比单养黄颡鱼模式降低18.3%和76.20%,水体总氮和无机氮含量降低41.30%和48.85%,黄颡鱼蛋白累积量增加20.00%,氮利用率增加171.50%。在稻-黄颡鱼共作模式下,提高饲料蛋白含量会显著增加N_(2)O排放量和水体残留氮含量,但对NH_(3)挥发无显著影响;黄颡鱼特定生长率和蛋白累积量与饲料蛋白含量呈二次曲线关系。饲料氮利用效率随饲料蛋白含量增加呈线性降低趋势。【结论】综合考虑黄颡鱼生长和N_(2)O排放以及养殖水体氮残留等因素,确定稻-黄颡鱼共作模式饲料蛋白含量不宜超过43.04%。

CNO一体化工艺处理轻烃化工污水应用研究

以CNO一体化工艺技术对某焦煤制轻烃项目排放的化工综合污水处理进行应用研究。采用CNO一体化工艺中试装置,对某焦煤制轻烃项目排放的化工综合污水进行连续3个月的中试试验,装置设计出水按GB 8978—1996《污水综合排放标准》石油化工工业二类一级A标准执行。运行结果表明,出水水质指标稳定在COD_(Cr)≤50 mg/L,去除率≥95%;BOD_(5)≤12 mg/L,去除率≥97%;NH_(3)-N≤4 mg/L,去除率≥96%;挥发酚≤0.3 mg/L,去除率≥99%;氰化物≤0.4 mg/L,去除率≥99%,出水水质稳定达到标准。

常规施肥条件下农田不同途径氮素损失的原位研究:以长江中下游地区夏玉米季为例

为了解农田常规施肥条件下的不同途径氮素损失特征,本文通过田间原位试验同步研究了长江中下游地区夏玉米生长季氮肥施用后的农田N2O排放、NH3挥发、氮渗漏和地表径流的变化.结果表明,在复合肥为基肥,尿素为追肥,基追肥氮素水平均为150 kg·hm-2的条件下,整个玉米生长季N2O排放系数为3.3%,NH3挥发损失率为10.2%,氮渗漏和地表径流损失率分别为11.2%和5.1%.此外,基肥施用以氮素渗漏损失为主,而追肥氮素损失以氨挥发和渗漏为主,表明不同途径化肥氮素损失主要受氮肥品种影响,玉米季追肥可改用低氨挥发氮肥品种以减少氮素损失.

亚热带稻区氨浓度多时间尺度变化及其干沉降

气象因子与人为活动显著影响大气氨浓度及其干沉降.目前,有关大气氨浓度的月尺度的时空变异特征有较多研究,而关于小时及日尺度等更精细时间尺度的大气浓度的变化特征及影响因素还不清楚.选取湖南省长沙县一个典型双季稻区,采用快速NH_(3)分析仪和小型气象站对大气NH_(3)浓度与相关气象因子进行为期1a的在线连续监测,对不同时间尺度(小时、日、月)下大气氨浓度、气象影响因子与干沉降通量进行分析.主要结果如下:稻区全年ρ(NH_(3))日平均值(以N计,下同)变化范围在0.01~58.0μg·m^(-3),年平均值为5.3μg·m^(-3).从小时尺度来看,大气NH_(3)浓度24 h动态均呈现单峰型,在不同季节峰值出现的时间存在差异,冬季较其余3个季节滞后.从日尺度来看,NH_(3)浓度主要受稻区施肥影响,在施肥后1~3d出现高峰,其后逐渐下降.从月尺度来看,ρ(NH_(3))月平均值在7月达到峰值,为12.8μg·m^(-3);10月为1.6μg·m^(-3),为谷值.从小时尺度看,NH_(3)浓度受气象因子的影响因季节发生变化,主要表现为:四季中NH_(3)浓度与空气温度、太阳辐射均表现出显著正相关,在春夏两季,与风速呈显著正相关,而除冬季外其与空气相对湿度呈显著负相关.从日尺度看,NH_(3)浓度与空气温度、降雨量和太阳辐射均呈显著正相关,而与相对湿度呈显著负相关.在月尺度上,各单个气象因子与NH_(3)浓度无显著相关性.干沉降计算结果表明,以小时平均NH_(3)浓度计算得到的干沉降通量(以N计)为8.5kg·(hm^(2)·a)^(-1),比以日平均计算的年通量高11.6%,比以月平均计算的年通量高12.4%.综上所述,亚热带稻区氨气浓度存在显著日变化和季节变化,加强氨气浓度的小时尺度观测,有助于揭示氨气浓度的多时间尺度变化特征和更准确定量氨气干沉降.

施用生物炭和有机肥对新垦红壤氮素气态排放的影响

【目的】探究新垦梯地山原红壤施用生物炭和有机肥对N_(2)O排放和NH_(3)挥发变化的影响。【方法】通过定位小区两茬白菜种植试验,以常规施用化肥(CK)为对照,在CK的基础上施用7500 kg hm^(−2)生物炭(B)和施用7100 kg hm^(−2)有机肥(F),共设置3个处理,每个处理3次重复,共9个试验小区,随机区组设计,测定各处理土壤N_(2)O排放和NH_(3)挥发量变化和土壤阳离子交换量、含氧官能团、总有机碳、水溶性有机碳、微生物量碳含量和团聚体的稳定性等指标,通过分析氮素气态排放损失与土壤性质间关系,揭示施用生物炭、有机肥与氮素气体挥发变化的机理。【结果】施用生物炭和有机肥均显著降低土壤N_(2)O累积排放量和NH_(3)累积挥发量,两者对土壤N_(2)O的减排效果无显著差异,施用有机肥对NH_(3)挥发的减排效果显著优于生物炭(P<0.01);施用生物炭和有机肥后土壤阳离子交换量、官能团(-OH、-COOH、C=O、C=N、C=C)、总有机碳和水溶性有机碳含量显著提高,且生物炭提高土壤阳离子交换量、官能团和总有机碳含量效果显著优于有机肥,有机肥提高水溶性有机碳、微生物量碳含量和团聚体稳定性的效果显著优于生物炭。冗余分析表明,土壤微生物量碳、>0.25 mm粒径的团聚体百分比和水溶性有机碳是影响土壤N_(2)O排放和NH_(3)挥发的主要因子。【结论】施用有机肥能够提高土壤微生物量碳、水溶性有机碳含量,有利于土壤大团聚体的形成及其稳定性的增强,进而抑制土壤氮素气体挥发;施用有机肥与生物炭两者相比,前者抑制土壤氮素挥发的效果优于后者。