全 文 ：　 　 倡 中国科学院野外台站资金项目与中国科学院知识创新工程项目（KSCX２唱YW唱N唱０３８）资助
　 　 倡倡 通讯作者
收稿日期 ：２００６唱１０唱２７ 　 改回日期 ：２００６唱１２唱１０
太湖地区乌栅土稻田氨挥发损失的研究 倡
张 　静１ ，２ 　王德建１ 倡倡
（１ ．中国科学院南京土壤研究所常熟农业生态国家实验站 　 南京 　 ２１０００８ ； ２ ．中国科学院研究生院 　 北京 　 １０００４９）
摘 　 要 　 采用连续气流密闭室法 ，探讨了苏南太湖地区乌栅土稻田 ３个不同施肥时期施用尿素后的 NH３ 挥发损失规律 、
有机肥对 NH３ 挥发的影响及稻田 NH３ 挥发量与田面水中 NH ＋４ 唱N浓度的相关性 。 结果表明 ，不同施肥处理 ２００５ 年和
２００６年稻季 NH３ 挥发量分别为 ８畅２ ～ ２８畅７kg／ hm２ 和 ２１畅８ ～ ６２畅１kg／ hm２ ，各占尿素施用量的 ３畅７ ％ ～ ８畅８ ％ 和
１０畅０ ％ ～ １８畅９ ％ 。 NH３ 挥发率以分蘖肥最高 ，穗肥最低 ，且挥发过程主要发生在施肥后的 ３d 内 。 秸秆有激发尿素快
速分解作用 ，但对 NH３ 挥发总量影响不大 。 猪粪的促进生长作用较缓慢 ，但增加了 NH３ 挥发量 。稻田 NH３ 挥发量与
田面水中 NH ＋４ 唱N浓度呈线性正相关 ，且达到极显著水平 。
关键词 　 NH３ 挥发 　 乌栅土稻田 　 N 肥用量 　 秸秆和猪粪 　 NH ＋４ 唱N
Ammonia volatilization in gleyed paddy field soils of Taihu Lake region ．ZHANG Jing１ ，２ ，WANG De唱Jian１ （１ ．Changshu
National Agroecosystem Experiment S tation ，Institute of Soil Science ， Chinese Academ y of Sciences ， Nanjing ２１０００８ ，
China ； ２ ．Graduate University of Chinese Academy of Sciences ，Beijing １０００４９ ， China） ，CJEA ，２００７ ，１５（６） ：８４ ～ ８７
Abstract 　 An experiment was conducted under differen t amounts of fertilizer唱N ， st raw and pig manure to study ammonia
volatilization in gleyed paddy soils using continuous airflow method ．Ammonia volatilization in ２００５ and ２００６ are ８ ．２ ～
２８ ．７kg／hm２ and ２１ ．８ ～ ６２ ．１kg／hm２ respectively ， with NH３ loss to applied fer tilizer唱N of ３ ．７ ％ ～ ８ ．８ ％ and １０ ．０ ％ ～
１８ ．９ ％ ， respectively ． The highest ammonia volatilization loss occurs at top唱dressing at tillering stage ，while the lowest loss
is at top唱dressing at panicle stage ．Ammonia volatilization mainly happens within three days after fertilization ． Straw ac唱
celerates shor t term urea hydrox ylation ，but does not significan tly increase ammonia volatilization ．Pig manure slowly pro唱
motes ammonia volatilization ，but increases ammonia volatilization ．A strong correlation exists betw een ammonia volatiliza唱
tion and NH ＋４ 唱N concent ration in surface water ．
Key words 　 Ammonia volatilization ， Gleyed paddy soil ，Applied fer tilizer唱N rate ， St raw and pig manure ， NH ＋４ 唱N
（Received Oct ．２７ ，２００６ ；revised Dec ．１０ ，２００６）
水稻作为太湖地区主要粮食作物 ，其 N 肥利用率仅为 ３０ ％ ～ ３５ ％ ［１］ ，损失高达 ５０ ％ 以上 ，其中 NH３ 挥发
损失量占施肥量的 １０ ％ ～ ６０ ％ ［２ ，１０］ ，是该区稻田生态系统 N 肥损失的主要途径之一 。目前 ，国内外已有许多关
于稻田 NH３ 挥发的报道 ，但多集中在无机氮肥如尿素的研究 ，以太湖地区典型水稻土 ——— 乌栅土为研究对象
的很少 ，考虑有机肥秸秆和猪粪对其影响的就更不多见 。 但在苏南太湖地区 ，秸秆还田和施用畜禽粪便现象十
分普遍 ，且鲜猪粪自身也存在一定数量的 NH３ 挥发损失 ，可见有机无机肥混施下稻田 NH３ 挥发损失不容忽视 。
本研究应用密闭室法 ，对乌栅土稻田 NH３ 挥发损失规律进行探讨 ，明确稻田 NH３ 挥发数量及过程 ，分析有机肥
对 NH３ 挥发的影响 ，以期为当地合理施肥 ，提高 N 肥利用率 ，减少环境污染提供理论依据 。
1 　 试验材料与方法
研究分别于 ２００５年和 ２００６年的 ６ ～ １０ 月在中国科学院常熟农业生态实验站进行 。 站区位于苏南太湖地
区 ，属亚热带湿润气候区 ，多阵雨 ，６ ～ １０ 月份的降雨量约为 ５２０mm ，日照强烈 ，且白天最高气温 ３８ ℃ 左右 ，平均
气温 ３５ ℃左右 ，晚间平均气温 ２５ ℃ 左右 。 供试土壤为当地有代表性的普通潜育水耕人为土（乌栅土） ，其 ０ ～
１５cm 土壤 pH（H２ O）７畅３６ ，有机质 ３５g／kg ，全 N ２畅０９g／kg ，全 P ０畅９３g／kg ，速效磷 ５畅０mg／kg ，速效钾 １２１畅３mg／kg 。
应用密闭室法测定 NH３ 挥发量［３ ，４］ ，田间采气装置的密闭室用透明有机玻璃制成 ，底部开放 ，放入水田中 ，
第 １５卷第 ６ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．６
２ ０ ０ ７年 １ １月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Nov ．，　 ２００７
成为一密闭气室 。顶部开有两个孔 ，其中一个是直径为 ２５mm通气孔 ，与 ２畅５m高通气管相连 ，以减少空气交换
对 NH３ 挥发的影响和避免田面自身 NH３ 挥发的影响 ；另一个为采气孔 ，与盛有硼酸的吸收瓶相连 ，吸收瓶再与
真空泵相连 ，真空泵以 １５ ～ ２０次／min的换气频率抽气 。 分别于每天清晨 ６ ：００ ～ ８ ：００ 和下午 １４ ：００ ～ １６ ：００ 进
行 ２ 次 ２h的抽气测定 。 得出每天最低和最高挥发量 ，平均后乘以 １２ ，估算出每天的 NH３ 挥发量 。
试验共设 ５ 个处理 ，３ 次重复 ，小区面积为 ０畅５m２ ，施肥量见表 １ 。 稻季 N 肥（尿素）按基肥∶分蘖肥∶穗
肥 ＝ ４∶２∶４ 的比例施入 ；P 肥（过磷酸钙）以基肥一次性施入 ；K 肥则基肥和穗肥各占一半施入 ；猪粪和秸秆
均作基肥一次性施入 ，其中猪粪是鲜样 ，含水量６０ ％ 左右 ，全N含量２６畅８ g／kg ；秸秆为风干样 ，全N含量
８畅７２g／kg 。 ２００５ 年基肥 、分蘖肥和穗肥分别于 ６ 月
２６ 日 、７ 月 ２ 日和 ８ 月 １１ 日施用 ，２００６ 年则分别于 ６
月 ２０ 日 、６ 月 ２７ 日和 ８ 月 ７ 日施用 。 每次施肥均在
傍晚 ，均匀撒施 。 灌水为试验田旁的河水 。
2 　 结果与分析
2畅1 　 稻田 NH3 挥发特性
2畅1畅1 　 2005 年稻季 NH3 挥发
表 1 　 试验小区的施肥量
T ab ．１ 　 Fer tilizer rates of experiment kg／hm２
处理
T reat ment
N P２ O５ K ２O 有机肥
M anure／stra w
CK（对照） ０ ０ ０ ０
F１（低肥） １８０ ３０ １２０ ０
F２（高肥） ２７０ ６０ １２０ ０
F１ ＋ M（低肥 ＋ 猪粪 ） １８０ ４０ １２０ １５０００
F２ ＋ S（高肥 ＋ 秸秆 ） ２７０ ６０ １２０ ４５００
图 1 　 2005 年稻季 NH3 挥发量的变化
Fig ．１ 　 The changes of ammonia volatilization after
fer tilization during rice growth period in ２００５
　 　 尿素施入稻田后很快水解形成 NH ＋４ 唱N 并随之发生
NH３ 挥发 ，此过程主要发生在施肥后的 ３d 内（图 １） ，其中
基肥施用后 ３d 内的 NH３ 挥发量占基肥挥发总量的
８６ ％ ～ ９２ ％ ，分蘖肥偏低 ，为 ６８ ％ ～ ９３ ％ ，穗肥最高 ，超过
９５ ％ 。 从图 １ 可以看出 ，不同处理的 NH３ 挥发曲线变化趋
势相似 ，但 F２ ＋ S 处理在施用基肥后的第 １d NH３ 挥发量
达到了峰值 ６畅０kg／hm２·d ，而其余施肥处理的最高值均出
现在基肥后的第 ３d ，这是由于通常尿素水解生成 NH３ 要
２ ～ ３d时间 ，而在高温下分解的秸秆可激发尿素水解 ，加速
了 NH３ 挥发［５］ 。 F１ ＋ M 与 F１ 处理 NH３ 挥发曲线趋势一
致 ，但前者高于后者 ，这是由于猪粪中 N 素易挥发 ，且挥发
过程稳而长［６］ 。 有机肥对 NH３ 挥发的促进作用在基肥期
最为明显 ，后两次追肥逐渐减弱 ，这主要因为施用初期有机肥 N 素含量相对较高 ，而此时微生物在田间高温
和风的作用下快速增长和繁殖 ，很快将易分解的有机肥分解成 NH ＋４ 唱N ，并以 NH３ 的形式向大气中挥发 ，使
土壤 N 素含量降到很低［７］ 。 不同施肥处理的 NH３ 挥发量范围在 ８畅２ ～ ２８畅７kg／hm２之间（表 ２） ，且随施肥量
增加而增加 ，不同施肥处理 NH３ 挥发量的高低依次为 ：F２ ＞ F１ ＞ CK 和 F１ ＋ M ＞ F１ ，即鲜猪粪能增加 NH３
挥发 ；而处理 F２ ＋ S 略小于 F２ 值 ，表明秸秆对 NH３ 挥发影响不大 。
　 　 各施肥处理 NH３ 挥发量
占尿素施用量的比例 （挥发
率）在 ３畅７ ％ ～ ８畅８ ％ 之间（表
２） 。 ３ 次施肥后各处理 NH３
挥发率以分蘖肥后最高 ，为
４畅４ ％ ～ １９畅１ ％ ，穗肥后最低 ，
为 ３畅５ ％ ～ ４畅１ ％ ，这与朱兆良
的研究结果相符［１］ 。 造成这
种差异的原因主要与施肥后
的天气 、作物吸收以及作物的
郁闭度有关 。 基肥施用后天
气闷热 ，少风 ，抽气时的温度
在 ２８ ℃ 左右 ，且多阵雨 ，不利于 NH３ 挥发 ；而分蘖肥和穗肥后气温升高 ，在 ３５ ℃ 左右 ，日照强烈 ，风速增强 ，
第 ６期 张 　 静等 ：太湖地区乌栅土稻田氨挥发损失的研究 ８５　
有利于 NH３ 挥发 。 另外水稻生长后期对 N 素的吸收量增加 ，明显减少了穗肥后 NH３ 挥发损失 。
2畅1畅2 　 2006 年稻季 NH3 挥发
图 2 　 2006 年稻季 NH3 挥发量的变化
Fig ．２ 　 The changes of ammonia volatilization after
fer tilization during rice growth period in ２００６
各施肥处理基肥挥发量峰值除 F２ 处理出现在施肥后的
第 ２d（图 ２） ，其余均出现在施肥后的第 １d ，均比 ２００５ 年提前
１ ～ ２d ，且最高挥发量达 １８畅１kg／hm２ 。 这是由于和上年稻季相
比 ，２００６年施用基肥后的高温和强日照 ，更利于尿素水解和
NH３ 挥发 。猪粪和秸秆在基肥施用后的激发作用也更明显 ，
F２ ＋ S处理在施肥后第 １d的挥发量是 F２ 的 ３畅１倍 ，F１ ＋ M 是
F１的 １畅８ 倍 ，而上季两者比值分别为 １畅７ 和 １畅４ 。
２００６ 年稻季 NH３ 挥发量动态变化趋势与 ２００５ 年相似
（图 ２） ，随着施肥量的增加而增加 ，大小依次为 F２ ＞ F１ ＞
CK ，F１ ＋ M ＞ F１ ，F２ ＋ S ＞ F２ 。 但各施肥处理 NH３ 挥发量明
显高于上季 ，在 ２１畅８ ～ ６２畅１kg／hm２ 之间 ，其中基肥和分蘖肥
挥发量分别是上季的１畅７ ～ ３畅３倍和１畅９ ～ ４畅１倍 ，穗肥为
０畅８ ～ １畅９ 倍 。 这可能主要受降雨影
响 ，２００６ 年基肥后第 ３d 才有阵雨 ，而
２００５ 年在基肥后紧接着有连续 ２d 的
阴雨 ，而 NH３ 挥发损失主要发生在施
肥后的 ３d 内 。 不同施肥处理的总
NH３ 挥发率在 １０畅０ ％ ～ １８畅９ ％ 之间
（表 ３） ，以分蘖肥最高 ，为 １８畅０ ％ ～
４０畅０ ％ ，穗肥最低 ，为２畅８ ％ ～ ７畅８ ％ 。
2畅1畅3 　 有机肥对 NH3 挥发的影响
根据 ２００５ 年和 ２００６ 年 F１ ＋ M 和
F１ 处理挥发总量的差值 ，得出增施猪
粪所增加的挥发量分别为４畅６kg／hm２
表 3 　 2006 年稻季 NH3 挥发量
Tab ．３ 　 The total amount of ammonia volatilization during
rice growth period in ２００６ kg／hm２
处理
T reatment
基肥
Basal dressing
分蘖肥
Top唱dressing
at t illering
穗肥
Top唱dressing
at panicle
总挥发量
T otal NH ３
loss
总挥发率／ ％
NH３ loss to
fe rtilizer N
applied
　 CK 　 ０畅２（ － ） 　 ０畅１（ － ） 　 ０畅１（ － ） 　 　 ０畅３ 　 　 －
F１ １２畅０（１６畅６） 倡 　 ６畅５（１８畅０） ３畅４（４畅７） ２１畅８ １０畅０
F２ ２５畅６（２３畅７） 　 １９畅３（３５畅８） ８畅１（７畅５） ５３畅１ １６畅２
F１ ＋ M １８畅９（２６畅３） 　 ８畅７（２４畅２） ２畅１（２畅８） ２９畅７ １３畅６
F２ ＋ S ３２畅０（２９畅６） 　 ２１畅６（４０畅０） ８畅５（７畅８） ６２畅１ １８畅９
和 ７畅９kg／hm２ ，表明鲜猪粪自身 NH３ 挥发量不容忽略 ；F１ ＋ M 处理的挥发率 ，当计入猪粪带入的总 N 量
１６０kg／hm２ 左右时 ，２００５ 年总挥发率由 ５畅９ ％ 降为 ３畅１ ％ ，２００６ 年由 １３畅６ ％ 降为 ７畅２ ％ ，大约降低 ５０ ％ 。 而
秸秆对 NH３ 挥发的影响主要表现为前期激发尿素快速水解 ，而对挥发量影响不明显 。
表 4 　 各处理 NH3 挥发量与田面水
NH＋4 唱N 浓度的相关性
Tab ．４ 　 The correlation of NH３ loss and
NH ＋４ 唱N concentration of surface water
处理
T rea tment
r（２００５） r（２００６）
CK － －
F１ ０畅９０５ 倡倡 ０畅８５１ 倡倡
F２ ０畅８０２ 倡倡 ０畅７８６ 倡倡
F１ ＋ M ０畅８７３ 倡倡 ０畅９３１ 倡倡
F２ ＋ S ０畅９５９ 倡倡 ０畅９２９ 倡倡
　 　 倡倡 表示显著性水平 P ＜ ０畅０１（ n ＝ １０） 。
2畅2 　 NH3 挥发量与田面水 NH ＋4 唱N浓度的关系
NH３ 挥发量与田面水 NH ＋４ 唱N 浓度呈线性正相关（表 ４） ，且达到
极显著水平 。 ２００５ 年和 ２００６ 年的 r 值分别为 ０畅８０２ ～ ０畅９５９ 和
０畅７８６ ～ ０畅９３１ 。 其中 F２ ＋ S 处理的相关性最好 ，F２ 处理的相关性最
差 。 这一结论已被许多研究证实［８ ，１１］ ，即田面水 NH ＋４ 唱N 浓度是影响
NH３ 挥发的重要因素 ，是 NH３ 挥发量大小的重要指标 。
3 　 小结与讨论
本试验表明 ，太湖地区乌栅土稻田 ２００５ 年和 ２００６ 年稻季 NH３
挥发量分别为 ８畅２ ～ ２８畅７kg／hm２ 和２１畅８ ～ ６２畅１kg／hm２ ，各占尿素施
用量的 ３畅７ ％ ～ ８畅８ ％ 和 １０畅０ ％ ～ １８畅９ ％ 。 已有报道的稻田 NH３ 挥
发损失率变幅较大 ，为 １０ ％ ～ ６０ ％ ［２ ，１０］ ，宋勇生等在本区用微气象法
测得的水稻各生长时期 NH３ 挥发率为１８畅６ ％ ～ ３８畅７ ％ ［９］ 。 与上述结果相比 ，本研究 ２００５ 年结果偏低 ，主要
由于不同地区土壤和不同年份气象因子的变化较大 ，同时也可能由于试验测定频度较低［８］ 。 本研究中 ，稻
田 NH３ 挥发率以分蘖肥后最高 ，穗肥后最低 ，且挥发过程主要发生在施肥后的 ３d 内 ；稻田 NH３ 挥发量与田
面水中 NH ＋４ 唱N 浓度呈极显著线性正相关 。 因此可以根据损失特点进行人为控制 ，以减少挥发 。
试验还分析了有机肥对 NH３ 挥发的影响 ，结果表明 ，猪粪促进氨挥发作用较缓慢 ，但明显增加了 NH３
８６　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
挥发量 ；而秸秆在施肥后 ，开始有激发尿素快速水解作用 ，基肥后第 １d 出现挥发高峰 ，随后迅速下降 ；但究
竟增加还是减少挥发总量 ，２ 年的研究结果并不一致 。 秸秆对 NH３ 挥发的影响对正确评价秸秆还田非常
重要 ，因此有待进一步试验验证 。
参 　 考 　 文 　 献
１ 　 朱兆良 ，文启孝 ．农业生态系统中化肥氮去向和氮素管理 ．中国土壤氮素 ．南京 ：江苏科学技术出版社 ，１９９２ ．２１３ ～ ２４９
２ 　 蔡贵信 ，朱兆良 ．稻田中化肥氮的气态损失 ．土壤学报 ，１９９５ ，３２（增刊） ：１２８ ～ １３５
３ 　 苏成国 ，尹 　 斌 ，朱兆良 ，等 ．稻田氮肥的挥发损失与稻季大气氮的湿沉降 ．应用生态学报 ，２００３ ，１４（１１） ：１８８４ ～ １８８８
４ 　 朱兆良 ，蔡贵信 ，徐银化 ．一种稻田氮肥氨挥发及其在氮素损失中的重要性研究 ．土壤学报 ，１９８５ ，２２（４） ：３０２ ～ ３２８
５ 　 卢 　 萍 ，单玉华 ，杨林章 ，等 ．绿肥轮作还田对稻田土壤溶液氮素变化及水稻产量的影响 ．土壤 ，２００６ ，３８（３） ：２７０ ～ ２７５
６ 　 钱承粱 ，鲁如坤 ．农田养分再循环研究 ．Ⅲ ．粪便的挥发 ．土壤 ，１９９４ （４） ：１６９ ～ １７４
７ 　 曹喜涛 ，黄为一 ，常志州 ，等 ．鸡粪堆制过程中氮素损失及减少氮素损失的机理 ．江苏农业学报 ，２００４ ，２０（２） ：１０６ ～ １１０
８ 　 王旭刚 ，郝明德 ，陈 　 磊 ，等 ．长期施肥条件下小麦农田挥发损失的原位研究 ．植物营养与肥料学报 ，２００６ ，１２（１） ：１８ ～ ２４
９ 　 宋勇生 ，范小晖 ．太湖地区挥发及影响因素的研究 ．土壤学报 ，２００４ ，４１（２） ：２６５ ～ ２６９
１０ Fillery I ．R ．P ．，De Date S ．K ．Ammonia volatilizatio n from nitro gen volatilization as an N loss mechanism in f lo oded rice f ields ．Fert ．Res ．，
１９８６ ，９ ：７８ ～ ９８
１１ Rawluk C ．D ．L ．，Grant C ．A ．，Razc G ．J ．Ammonia volatilizatio n from soils fe rtilizer w ith urea and varying rates of urease inhibit o r NBPT ．
Can ．J ．Soil Sci ．，２００１ ，８１ ：２３９ ～ ２４６
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师 、学生 、科研工作者以及实验室分析人员参考使用 。
第 ６期 张 　 静等 ：太湖地区乌栅土稻田氨挥发损失的研究 ８７