可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)測(cè)定農(nóng)田氨揮發(fā)的初步研究.pdf

1、20多年的實(shí)踐表明，資源問題、生態(tài)安全問題已成為我國(guó)新的制約糧食持續(xù)高產(chǎn)的因素。農(nóng)田氨揮發(fā)損失不但造成了氮肥利用效率降低、資源浪費(fèi)，同時(shí)也導(dǎo)致了許多生態(tài)環(huán)境問題。但目前，在我國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氨揮發(fā)的相關(guān)研究中，測(cè)定的方法和手段相對(duì)落后，新技術(shù)新方法研究和應(yīng)用不夠及時(shí)，對(duì)于農(nóng)田環(huán)境下的氨排放，我國(guó)尚缺乏連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)積累，這在一定程度上影響了我國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的科研水平。因此開展基于高時(shí)間分辨率、高靈敏度的可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)

2、的應(yīng)用研究不僅是對(duì)農(nóng)田氨揮發(fā)研究方法發(fā)展的有力推動(dòng)，也為提高氮肥利用率、減少區(qū)域氨排放等前沿性科學(xué)問題的研究提供了重要的高技術(shù)和新方法支撐。
　　 本文以黃淮海平原冬小麥、夏玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，在針對(duì)不同施氮量與不同施氮方式下基、追肥施用后的土壤氨揮發(fā)狀況及其影響因素展開研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開展了開放光程可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)（Tunable diode laserabsorption spectroscopy，TD

3、LAS）與微氣象學(xué)反拉格朗日隨機(jī)擴(kuò)散技術(shù)（backwardLagrangian Stochastic dispersion technique，bLS）結(jié)合在線連續(xù)監(jiān)測(cè)農(nóng)田氨揮發(fā)的新方法研究。并與通氣法的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行了比較驗(yàn)證。主要研究結(jié)論如下：
　　 （1）肥料氮素的氨揮發(fā)損失主要發(fā)生在施肥后1周。不同施氮方式下土壤氨揮發(fā)速率、氨揮發(fā)累積量及其占施氮量的比率均隨施氮量的增加而增大。氮肥在土壤中的深度對(duì)氨揮發(fā)有顯著影響，基肥時(shí)期

4、除150 kg/hm2施N量外，氨揮發(fā)累積量為溝施法明顯大于傳統(tǒng)施氮法；追肥期不同施氮量均為傳統(tǒng)施氮法大于溝施法。傳統(tǒng)施氮法在整個(gè)冬小麥季氨揮發(fā)損失累積量占總施N量的比例為4.78％～6.72％，溝施法為4.31％～11.24％。相關(guān)分析顯示，施肥后表層土壤NH4+-N濃度與氨揮發(fā)速率呈正相關(guān)關(guān)系，而pH則與其呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。另外，氣溫和降雨氣候條件對(duì)氨揮發(fā)速率也有一定程度的影響。
　　 （2）可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)可以獲取

5、連續(xù)、動(dòng)態(tài)的農(nóng)田氨濃度變化數(shù)據(jù)，與反拉格朗日隨機(jī)擴(kuò)散技術(shù)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田氨揮發(fā)的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。TDLAS-bLS方法所得小麥追肥期土壤氨揮發(fā)累積量為27.51 kg N hm-2，占施肥量的24.3％，明顯大于通氣法所得氨揮發(fā)累計(jì)量（5.11 kg N hm-2，4.52％）。因風(fēng)向控制不嚴(yán)格，bLS模型可能高估了實(shí)際氨揮發(fā)情況。TDLAs-bLS監(jiān)測(cè)土壤氨揮發(fā)與大氣溫度、平均摩擦風(fēng)速、0～5 cm、5～10 cm土壤溫度之間都存在極