全 文 ：第 14卷第 3期
2 0 0 6年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agricuhure
vO1．14 NO．3
July， 2006
华北农田土壤氨挥发原位测定研究*
董文旭 胡春胜 张玉铭
(中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 石家庄 050021)
摘 要 通过系数矫正后的双层海绵吸收法对不同N肥处理和 NPK配施下氨气挥发损失特征研究结果表明，N
肥施用方式、土壤温度以及灌溉是影响氨挥发的重要因素。施肥后氨挥发损失量为 0．67～9．91kg／hm ，占施 N量
的0．41％～5．0％。玉米季氨挥发量 占全年挥发损失的80％以上。尿素与过磷酸钙配施可显著降低氨挥发，在此
基础上施用 KCI，尿素氨挥发损失变化不明显。
关键词 氨挥发 原位测定 尿素
In situ determination of ammonia volatilization in field of North China．130NG Wen。Xu．HU Chun—Sheng．ZHANG Yu—
Ming(Center for Agricultural Resources Research，Institute of Genetics and Developmental Biology，Chinese Academy of
Sciences，Shijiazhuang 050021，China)，CJEA，2006，14(3)：46～48
Abstract By the double。layer-sponge。trapping method rectified，the ammonia volatilization was measured after applying
different nitrogen fertilizers or those with phosphor or potassium fertilizer．The results show that ammonia volatilization is
affected greatly by the application method of N fertilizer，temperature of soil and irrigation．The loss of ammonia volatiliza—
tion is in a range from 0．67 tO 9．91 kg／hm2．accounting for 0．41％ ～5．0％ of total N amount applied，of which the ma-
jority occurs in summer maize seasons(above 80％)．Ammonia volatilization is reduced greatly when the urea is mixed with
TCP，while it does not change obviously after adding potassium fertilizer．
Key words Ammonia volatilization，In situ determination，Urea
(Received Jan．10，2005；revised Feb．15，2005)
氨挥发是N素损失的重要途径，国内外研究表明，农田氨挥发损失占农田施 N量的 1％～47％ 4 J。田
间氨挥发原位测定方法很多，在比较不同施肥多重处理的氨挥发速率时，双层海绵吸收法有其独特优势 1 J，
但缺点是对土壤表面空气自然流动仍具有一定的抑制，影响了氨挥发的实际值。为使土壤氨挥发测定结果
更接近实际值，本试验通过与自然挥发对比，进行系数矫正，研究了华北农田常规施肥条件下氨挥发损失及
其影响因素，为了解该区氨挥发损失特征，降低 N素损失，提高 N肥利用率提供依据。
1 试验材料与方法
试验在中国科学院栾城农业生态系统试验站长期定位试验场内进行，该站位于 37。53 N，114。41 E，种植
制度为小麦玉米轮作，每季作物秸秆直接还田。耕层土壤有机质含量 12～13g／kg，全 N 0．8～0．9g／kg，pH
为7．6～8．0，土壤粘粒含量 45～47g／kg，阳离子交换量 11～11．5g／kg。矫正试验在户外宽敞处进行，其目
的主要测定氨挥发吸收装置对氨自然挥发的抑制程度。氨挥发吸收装置由直径 15cm、高 15cm、无底 PVC
管和2层海绵构成。每片海绵加入 20mL磷酸甘油溶液-1 J。以0．1000mol／L(NH4)2SO4溶液为挥发源，分
别准确吸取 25．00mL放入 8个蒸发皿中(内径 15cm，高 2．0cm)，其中4个扣上氨气吸收装置，底部密封，其
他敞开放 置。试 验开始 时每蒸 发皿 中加 入 5mLlmol／L NaOH 溶液，24h后 立即 向蒸发皿 中加入
10mLH2SO 溶液，之后测定蒸发皿中剩余的NH4+，通过差减法计算氨挥发量。大田试验施肥处理分不同 N
肥处理及不同 NPK配施下的氨挥发测定 2部分。其中不同N肥处理氨挥发测定设 4个处理，4次重复，年
施 N量分别为 0kg／hm (CK)、100kg／hm (I)、200kg／hm2(Ⅱ)、300kg／hm2(Ⅲ)；不同 NPK配施下的氨挥
发测定，设仅施 N肥(Ⅳ)、NP配施(V)、NPK配施(Ⅵ)3个处理，4次重复。其中年施 N量为 200kg／hm ，
* 中国科学院知识创新工程项 目(KZCX2—413—6)和欧盟合作项目SUSDEV-CHINA(ICA4一CT一2002—10004)资助
**本文系作者在中国科学院研究生院学习期问完成
收稿 日期：2005—01-10 改回日期：2005—02—15
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第 3期 董文旭等：华北农田土壤氨挥发原位测定研究 47
施 P量为 65kg／hm ，施 K量 150kg／hm 。N肥为尿素，小麦季分为基肥和追肥两次施用，每次施肥量为全
生育期用量的 1／2，底肥于小麦播种前撒施并旋耕，追肥于拔节期撒施后畦灌，玉米季肥料于拔节期 1次撒
施后畦灌；P肥为过磷酸钙，小麦播种时 1次施入；K肥为 KCI，分小麦基肥和玉米追肥 2次施入。土壤硝态
氮用镉柱还原法测定，重氮用偶合比色法测定，铵态氮用靛酚蓝比色法测定，pH值用电极法测定，土壤含水
量于 105℃烘干测定。气象数据采用距试验地 100m气象观测场的观测值。
2 结果与分析
2．1 氨吸收装置气室内外的氨挥发速率
由表 1可知氨挥发收集装置下的溶液氨挥发
速率明显低于露天微风状态下的氨挥发速率。根
据扩散理论，很可能是由于露天下氨浓度梯度大于
气室内梯度所致。两次测定结果中氨吸收装置内
平均氨挥发速率为 自然挥发速率 的 83．7％ ～
85．2％，说明氨吸收装置在测定大田土壤氨挥发时
有一定比例差异，本试验以两次检测试验平均值
84．5％对大田测定结果进行矫正。
0 30
t O 25
盖 0．20
萋㈣0．5
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兰 1 0
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静 O 6
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嘁 0
1 2 3 4 5 6
施肥后天数／d
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
施肥后天数／d
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
施肥后天数，d
图 I 施肥后氨挥发速 率变化
Fig．1 Volatilization rate of
表 1 氨吸收装置内外的氨挥发■
Tab．1 The N}{3 volatilization amount both
inside and outside the chamber
挥发量／mg·d Volatilization amount
第 1次测定 The first measure 第2次测定 The secod measure
气室外Outside 气室内 Inside 气室外 Outside 气室内 Inside
2．2 大田施肥后氨挥发速率变化
试验结果表明，尿素施入农田中迅速水解为NH；～N并发生氨挥发
反应。图1表明，小麦基肥施肥后 1～7d氨挥发速率显著高于对照，在
一 定范围内上下波动，但并未出现明显的峰值。小麦追肥期氨挥发速
率与玉米追肥期变化相似，均在施肥第 2d出现明显挥发峰值，之后迅
速下降并进入低挥发阶段，施肥后 10～12d挥发速率与对照无明显差
异。氨挥发速率变化受土壤中 NH 浓度限制，又与气象条件密切相
关。统计检验表明，小麦基肥氨挥发速率与土表最高温度和风速相关
系数分别为 0．9 和0．3，而小麦追肥时期和玉米追肥时期氨挥发日间
变化与土壤NH4+一N含量显著相关(R=7．86 )，与各气象参数均未达
显著相关水平。其原因主要是小麦播种时土壤墒情较好，施肥后旋耕，
土壤表层 N素变化稳定，且裸露土表更易受气象条件影响，故氨挥发
速率随每日天气变化而呈明显波动。春季和夏季肥料表面撒施后立即
浇水，促进尿素转化和运移，NH —N浓度变化剧烈，使氨挥发速率随之
出现高峰并迅速下降。此外氨挥发速率与土表 日最高温度显著相关，
表明氨挥发损失主要发生在白天阶段，而夜间很低。
2．3 不同施肥时期氨挥发率变化
比较不同施肥时期氨挥发损失量及其占施肥量的比例表明，玉米
追肥氨挥发比率显著高于小麦基肥和小麦追肥(表 2)。小麦基肥各施
肥处理平均氨挥发量为 0．67kg／hm ，占施 N量0．41％，而小麦追肥和
玉米追肥分别 为 2．46kg／hm 、1．89％和 9．91kg／hm 、5．0％。玉米季
NH ft fertili 挥发损失占全年氨挥发的80％以上，其原因是夏季高温加大了氨挥发
速率。综合全生育期看，氨挥发损失总量为 13．04kg／hm ，仅占施肥总量的3．57％。其原因是小麦基肥与
土表 0～20cm土壤充分混合，水解后的NH —N被土壤胶体吸附，降低了氨挥发潜力；小麦追肥和玉米追肥
则是表施后立即灌溉，使尚未水解的尿素淋洗到土壤深层，避免大量NH —N在土表聚集，且灌水抑制了土
表增温，从而降低氨挥发。李新慧等_2 J研究表明，肥料深施或覆土可使氨挥发降到 5％以下，施肥结合灌水
其损失为施入 N量的 2％～8％，与本试验结果接近。
2．4 施肥量对氨挥发的影响
试验结果表明，随施肥量的增加各施肥期氨挥发量增加(玉米追肥处理 Ⅱ除外)，但氨挥发 N 占施入
N量比值呈不同趋势(表2)。小麦基肥氨挥发率随施肥量的增加而增加，而小麦追肥和玉米追肥氨挥发率则
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48 中 国 生 态 农 业 学 报 第 14卷
表 2 氨挥发 损失及 其占施入 N的 比例
Tab．2 Ammonia volatilization loss and its rate to the N fertilization in diferent periods
处 理 小麦基肥
Treatments Wheat basal
氨挥发 占施 N
量／kg·hmI2 量／％
NH3 Percent
volatilization of loss
小麦追肥 玉米追肥 全生育期
Wheat top dressing Maize fertilizer W hole growth period
氨挥发 占施 N 氨挥发 占施 N 氨挥发 占施 N
量 ／kg·hm 量 ／％ 量／kg·hm一 量／％ 量 ／kg_hm一 量／％
NH3 Percent of NH3 Percent of NH3 Percent 0f
volatilization loss volatilization loss volatilization l0s
是 处 理 Ⅱ水
平最低 ，处理
工和 处 理 Ⅲ
氨挥 发率均
较高，表明表
面 撒 施 尿 素
后灌水，某个
适 宜 施 肥 水
平 上 的 氨 挥
发损失最 小 ，
挥发量随施肥量呈 V字形变化。田光明等在稻田氨挥发研究中也得到类似结果 3l。
2．5 NPK配施下氨挥发变化
NPK配施能明显改变土壤微环境，从而影响 N素变化和氨挥发(图2)。小麦基肥单独施 N氨挥发累积量
达 1．42 ／h ，而与 P肥混施氨挥发累
积量仅为 0．54 ／hm2，减少 62％，而玉米
追肥分别为 7．70 ／hm2和 3．55kg／hm2。
统计分析表明，处理Ⅳ与处理V氨挥发损
失量达显著性差异(a<0．05)，其原因是
过磷酸钙含有 10％左右游离酸，与尿素
同时施人土壤时能有效中和尿素水解产
生的OH一，抑制了土壤微环境 pH值过度
升高，降低氨挥发_5 J。春季小麦和夏季玉
米追肥时，处理V土壤 pH值仍比处理Ⅳ
低 0．2～0．3，且施用 P肥后土壤具有更
E
∞
稃
塘
4 5
日期(月一日)
图 2 NPK配施对氨挥发的影响
Fig．2 Effect of NPK on ammonia volatilization
高的pH缓冲能力(图3)。春季小麦追肥时处理Ⅳ和处理V间氨挥发无明显差异，可能是其他土壤条件不同
日期《月一日)
图 3 不同处理施肥后 pH值变化 【2003年 )
Fig．3 Variety of pH value after fertilization
in different treatments in 2003
所致，P肥对氨挥发的长期影响机理尚待进一步研究。
施用 N、P基础上施用 K肥，氨挥发速率无明显变化。小
麦基肥期处理Ⅵ氨挥发损失累积量比处理V增加 0．12
kg／hm2，玉米追肥期增加 6．30kg／hrn2，在未施 K肥的小
麦追肥期却减少0．95 ／1m 。经统计检验，3次施肥的氨
挥发损失量差异均未达显著水平，说明当前施肥状况下，
K对尿素转化及氨挥发的影响不明显。
3 小 结
双层海绵吸收装置对氨气 自然挥发有一定抑制作
用，氨挥发速率为微风状态下的85％左右，通过系数矫正
可用于大田氨挥发测定。不同施肥时期氨挥发差异明显，
玉米季氨挥发损失量占全年的80％以上。施肥后翻耕及施肥后立即浇水能使氨挥发损失降低到5％以下。尿
素与过磷酸钙配施能明显降低氨挥发损失，而在 N、P基础上施用K肥，则氨挥发损失变化不明显。
参 考 文 献
1 王朝辉，刘学军，巨晓棠等．田问土壤氨挥发的原位测定——通气法．植物营养与肥料学报，2002，8(2)：205-209
2 李新慧．京郊粮田土壤氮素损失与提高氮肥利用率技术研究．北京土壤学会简讯，1999(2)：5
3 田光明，蔡祖聪，曹金留等．镇江丘陵区稻田化肥的氨挥发及其影响因素．土壤学报，2001，38(3)：324～331
4 Tian gu~grang，Caojinliu，Cai zucong，et a1．Ammorfia volatilization from wheat fidd top-dresed with Urea．Pedosphere，1998，8(4)：331～336
5 Fan M ．X ，Mackenzie A．F．Urea and phosphate interaction in fertilizer microsites：ammonia volatilization and pH change．Soil Sci．SOc．Am
J．，1993，57：839～845
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