太湖流域稻麦轮作氨排放特征研究

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氨是大气中最重要的碱性气体之一,它一方面促进SO2和NOx等酸性物质的清除,对缓解大气环境酸化和酸雨危害起着重要作用,另一方面与NO2、NOx等气态前体物结合转化形成NH4NO3、NH4HSO4和(NH4)2SO4等二次颗粒物,对大气PM2.5污染和霾的形成有重要影响。此外,氨还对土壤酸化、水体富营养化及温室效应等环境问题有着直接或间接的影响。研究表明农业源氨排放是大气氨最主要的来源,占到人为源的80%以上;其中,氮肥施用是最主要的农业氨排放源之一。因此,研究掌握氮肥施用的氨排放特征对于大气颗粒物污染防治、改善生态环境具有重要意义。本文以稻麦轮作氮肥施用为研究对象,采用微气象学水平通量法,获得常规施肥情况下的氨排放通量特征,并探讨温度、风速、田间水和土壤特性等影响因子对氨排放通量的影响,结果表明:(1)稻季施肥期间,氨排放总量达到58.78 kgN·hm-2,占总施氮量的24.34%。分蘖肥和穗肥的氨排放量分别为49.11和9.67kgN·hm-2,氨排放损失率分别为28.47%和14.01%,表明分蘖肥的氨排放量和氨排放损失率显著高于穗肥。(2)稻季不同施肥阶段的氨排放持续时间均为7-11d左右。Ⅰ期分蘖肥、Ⅱ期分蘖肥和穗肥期间氨排放通量的最大值均出现在施肥后1-2d,分别为6.23、11.83和3.68kgN·hM-2·d-1,Ⅱ期分蘖肥>Ⅰ期分蘖肥>穗肥。氨排放的高峰期出现在施肥后7天内,排放量占到累积氨排放量的87%以上。(3)稻季施肥期间,各影响因子对不同施肥阶段氨排放的作用程度存在差异。分蘖肥时期,田间水NH4+-N浓度是影响氨排放的最主要因子,其与氨排放通量呈较好的相关性,相关系数R2达到0.7454。穗肥时期,风速、土壤温度和NH4+-N浓度与氨排放通量呈较明显的相关性,相关系数R2分别为0.9651、0.8960和0.7875,是影响氨排放的关键因素。(4)麦季施肥期间,氨排放总量为22.71 kgN·hm-2,占总施氮量的7.47%。基肥和追肥的氨排放量分别为13.47和9.24kgN·hm-2,分别占各自施氮量的7.53%和7.39%,表明基肥与追肥期间氨排放损失率基本相同。基肥和追肥的氨排放持续时间分别为17d和10d,施肥后均出现多个峰值,最大氨排放通量分别为2.63和3.19kgN·hm-2·d-1,出现在施肥后第15天和第7天。(5)麦季不同施肥阶段,各影响因子对氨排放的影响程度存在差异。基肥时期,土壤NH4+-N浓度和温度与氨排放通量相关性较好,相关系数R2分别达到0.6122和0.4389,是影响麦季氨排放的主要因子。追肥期间,大气、土壤温度是影响氨排放通量最主要的因素,与氨排放通量之间具有较好的相关性,R2分别为0.4614和0.5250。(6)稻麦两季比较表明,两者的氮肥施用氨排放损失率分别为24.34%和7.47%,稻季明显高于麦季。种植方式及施氮量的不同是影响两者排放损失率的主要因素。其次,冬夏季温度差异也是造成两者不同的重要原因。此外,风速和pH的不同也对稻麦施肥期间氨排放有着一定影响。
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