稻田氨揮發(fā)損失及減排技術(shù)研究進(jìn)展

肖其亮 ，朱堅(jiān) ，彭華 ，李勝男 ，紀(jì)雄輝 ，*

（1.湖南大學(xué)研究生院隆平分院，長沙 410125；2.湖南省農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)研究所，長沙 410125；3.農(nóng)業(yè)部長江中游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410125；4.農(nóng)田土壤重金屬污染防控與修復(fù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410125；5.湖南省洞庭湖流域農(nóng)業(yè)面源污染防治工程技術(shù)研究中心，長沙 410125）

我國是世界上最大水稻生產(chǎn)國之一，擁有第二大水稻種植面積，占總種植面積的19%，水稻產(chǎn)量占總產(chǎn)量的28%[1]。氮肥施用是保證水稻高產(chǎn)的基礎(chǔ)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016 年我國農(nóng)業(yè)氮肥用量約為3 062 萬t，占全球總量的31%。氮肥的大量投入在提高水稻產(chǎn)量的同時(shí)，也加劇了氮素?fù)p失。研究表明，稻田氮素利用率普遍只有30%～40%[2-3]，氮肥中一半以上養(yǎng)分通過地下淋溶、地表徑流和氨揮發(fā)等途徑進(jìn)入環(huán)境，引起了一系列環(huán)境問題。如何提高稻田氮肥利用率，實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)綠色高產(chǎn)的環(huán)保目標(biāo)，成為全社會(huì)關(guān)注的問題。

氨揮發(fā)是指氨從土壤或者田面水表面擴(kuò)散至大氣的過程，它是稻田氮素?fù)p失的主要途徑[2，4]，占稻田總反應(yīng)性氮素?fù)p失的70%[5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年我國每年氨排放總量為11 Tg，其中稻田氨揮發(fā)量為1 Tg左右，占稻田施氮量的11.8%±2.0%[6-7]。氨揮發(fā)不僅降低肥料利用率、促進(jìn)PM2.5的形成，還可通過大氣干濕沉降引發(fā)水體富營養(yǎng)化以及作為第二次污染源再次破壞環(huán)境[4，8]。

稻田系統(tǒng)氨排放受土壤理化性狀、水肥管理等因素綜合影響[9]。因此，采用合適的稻田管理措施對(duì)減緩稻田氨排放具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文通過探討稻田氮素?fù)p失規(guī)律，歸納分析了稻田氨排放的相應(yīng)減排措施，旨在為稻田氨揮發(fā)減排提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 稻田氨揮發(fā)損失規(guī)律及關(guān)鍵影響因子

1.1 稻田氨揮發(fā)損失規(guī)律

我國氨年排放量分別是美國和歐盟的3.0 倍和2.7 倍[10]，農(nóng)田氨揮發(fā)占總排放量的60%以上[7]，其中稻田占農(nóng)田總氨揮發(fā)量15%左右[6]。而較高的氨排放強(qiáng)度主要?dú)w因于農(nóng)田氮素投入量大和較低的氮素利用率，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國農(nóng)田總氮投入是美國和歐盟的兩倍以上，而氮素利用率僅為31%，明顯低于美國（65%）和歐盟（61%）[11]。稻田氨揮發(fā)損失率呈現(xiàn)明顯的地區(qū)分布特點(diǎn)，太湖區(qū)域氨揮發(fā)率高達(dá)58%[12]，而華北平原和華南地區(qū)氨揮發(fā)率分別為38%和29%[6]，湖南典型雙季稻氨揮發(fā)率則為22%～32%[13]，西部地區(qū)僅為7.5%[6]，這種差異主要是各地區(qū)耕作強(qiáng)度和水肥管理的不同所造成的[6，12]。氨揮發(fā)量整體隨溫度的升高不斷增加，表現(xiàn)為夏季排放最高，春秋季排放較低，晚稻季高于早稻季的特點(diǎn)[6，13-14]。關(guān)于稻田氨揮發(fā)產(chǎn)生的主要時(shí)期仍存在爭議，Dong 等[3]、Sun 等[15]和Liu 等[16]認(rèn)為稻田氨揮發(fā)主要發(fā)生在基肥期，而Yao等[17]和He 等[18]研究發(fā)現(xiàn)基肥期和分蘗肥期都是氨揮發(fā)主要時(shí)期，這主要與稻田施肥比例、管理措施、土壤性質(zhì)和氣候因素等有關(guān)[6]。研究表明稻田施肥后1～3 d 氨揮發(fā)通量達(dá)到峰值，之后迅速下降，7～10 d 后降至較低水平[3，15]。

1.2 稻田氨揮發(fā)關(guān)鍵影響因子

氮肥施用量是影響氨揮發(fā)的最主要因子，隨著稻田氮素的投入，氨揮發(fā)不斷增加[4，16]。研究表明，施氮肥引起的田面水氨氮濃度和pH 上升是促進(jìn)氨揮發(fā)的主要原因[15，19]。氮肥進(jìn)入稻田系統(tǒng)后，經(jīng)酶和微生物礦化、分解作用，主要以無機(jī)態(tài)的存在，然后經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)樯倭肯跛徜@肥料直接分解為在酸性土壤中，大部分以離子形式存在，并被土壤顆粒吸附（當(dāng)pH 為5.5 時(shí)，99%為形式）；而在堿性土壤中，大部分會(huì)形成揮發(fā)性的氨，并通過揮發(fā)損失[20-21]。同時(shí)存在少量通過微生物異化還原成銨，產(chǎn)生氨揮發(fā)損失[22]。此外，田間管理和氣候等因素也是影響氨揮發(fā)的重要因子。研究表明，深施肥和分次施肥可以促進(jìn)土壤膠體對(duì)的吸附，提高氮肥利用率，降低氨揮發(fā)損失[10，14，17]；施肥后降雨或灌溉可以降低濃度和pH，且有利于提高土壤膠體吸附力，從而減少氨揮發(fā)的產(chǎn)生[4，23-25]；而風(fēng)速、氣溫和太陽輻射則會(huì)增加田面水的蒸發(fā)，導(dǎo)致濃度增加，加劇氨揮發(fā)的損失[2]。

為綜合考慮稻田各氨揮發(fā)影響因子作用，相關(guān)氨揮發(fā)模型不斷出現(xiàn)，如JM、RAINS、DNDC 和RZWQM模型[24，26-27]。通過輸入土壤、環(huán)境變量并結(jié)合相關(guān)參數(shù)及校正因子，模型可較為準(zhǔn)確地預(yù)測氨揮發(fā)量，解決常規(guī)監(jiān)測技術(shù)存在的難以描述自然狀態(tài)氨揮發(fā)和需大量實(shí)驗(yàn)器材及專業(yè)技術(shù)等難題。但是稻田氨揮發(fā)通量具有階段性和空間變異性特點(diǎn)，不同模型仍然存在不確定性大、適用條件有限及需要大量測量值和參數(shù)等缺點(diǎn)[24，27]。通過不斷地優(yōu)化相關(guān)參數(shù)因子、改進(jìn)和校準(zhǔn)模型，其預(yù)測準(zhǔn)確性和適用性不斷提高，可為制定氨揮發(fā)減排策略提供重要依據(jù)[24，28]。

2 稻田氨揮發(fā)減排技術(shù)

2.1 優(yōu)化氮肥類型

2.1.1 化學(xué)氮肥配合使用

目前我國使用的氮肥主要類型有尿素、硫酸銨（硫銨）、碳酸氫銨（碳銨）和硝酸銨（硝銨），由于不同氮肥在土壤中的分解轉(zhuǎn)化過程存在差異，因此施入稻田后氨排放也存在差異[9]。Meta 分析顯示，與尿素相比，硝酸銨、硫酸銨、磷酸脲、硝酸銨鈣和磷酸銨等化肥分別減少88.3%、82.9%、76.2%、67.3%、51.5%的氨揮發(fā)，但由于其成本較高，且安全穩(wěn)定性較低，因此在水稻生產(chǎn)中使用量較少[9，29]。使用量較多的是尿素和碳銨，尿素施入土壤后經(jīng)脲酶水解才轉(zhuǎn)化為碳酸銨，氨揮發(fā)量較碳銨??；同時(shí)由于尿素成本低、含氮高，是目前稻田施用的主要氮肥[9，13]。

無機(jī)化肥配合施用能夠減少氨揮發(fā)的產(chǎn)生。研究表明，與單施尿素相比，尿素與碳酸鈣混合施用會(huì)增加氨揮發(fā)損失[30]，而尿素與氯化鉀、過磷酸鈣[30]、氯化銨[31]或硫化銨[32]等生理酸性肥料混合施用則可以抑制氨揮發(fā)，但是過量施用這類肥料容易造成土壤酸化板結(jié)；氮磷鉀肥的平衡施用可以顯著降低氨揮發(fā)損失，是提高肥料利用率和減少環(huán)境污染的一種基礎(chǔ)有效的方法[33]。

2.1.2 緩/控釋肥應(yīng)用

緩/控釋肥的包膜或緩溶性物質(zhì)可減緩氮肥的水解，協(xié)調(diào)氮素供應(yīng)與水稻氮需求，實(shí)現(xiàn)水稻增產(chǎn)和氨減 排[4，12，16]。 一 項(xiàng) Meta 分 析 顯 示 ，緩/控 釋 肥 可 降 低68.0%的氨揮發(fā)，其中熱塑性樹脂包膜尿素、硫包膜尿素和聚酯包膜尿素分別降低了82.7%、78.4%和69.4%的氨揮發(fā)[29]。蔣一飛等[34]和吳振宇等[35]通過有機(jī)-無機(jī)復(fù)合緩釋氮肥，分別減少了8%～23%和42%的氨揮發(fā)；趙蒙等[36]和Tang 等[37]發(fā)現(xiàn)，新型聚脲甲醛（MU50）和草酰胺兩種非包膜類緩/控釋肥可分別減少40%和38%～63%的氨揮發(fā)。但也有研究表明，聚合物包膜尿素和硫包膜尿素等緩/控釋對(duì)氨揮發(fā)減少作用很小，一次性基施甚至促進(jìn)氨揮發(fā)的產(chǎn)生[38-39]。當(dāng)前，緩/控釋肥雖有著簡化施肥和減少環(huán)境污染的優(yōu)點(diǎn)，但仍存在價(jià)格昂貴、包膜材料易破損、殘余包膜材料破壞土壤結(jié)構(gòu)以及養(yǎng)分釋放特征無法很好吻合水稻全生育期養(yǎng)分需求等問題，同時(shí)包膜肥料密度較低，表施或施入深度較淺易漂浮在田面水上，并通過徑流產(chǎn)生富營養(yǎng)化環(huán)境問題。

2.1.3 復(fù)合微生物肥應(yīng)用

復(fù)合微生物肥由特定微生物菌劑與營養(yǎng)物質(zhì)復(fù)合構(gòu)成，主要包括三大類：細(xì)菌肥料（如固氮菌肥）、真菌肥料（如木霉菌肥）和放線菌肥料（如光合細(xì)菌肥）[40]。其含有的植物根際促生菌，具有固氮、解磷溶鉀、分泌生長激素等多種促生功能，可調(diào)節(jié)植株生長發(fā)育，減少氨揮發(fā)的產(chǎn)生[40-42]。研究表明，通過微生物作用將多余轉(zhuǎn)化成較穩(wěn)定的有機(jī)氮，微生物肥可減少 6.3%～16.7% 的氨揮發(fā)[41，43]。Wang 等[44]發(fā)現(xiàn)，綠色木霉菌肥可減少32%～42%的氨揮發(fā)，且能顯著提高作物產(chǎn)量。提高土壤pH 緩沖性能、促進(jìn)作物氮素吸收、增加硝化功能細(xì)菌豐度，從而緩解尿素水解引起的pH、田面水濃度急劇上升的問題，是微生物肥抑制氨揮發(fā)的主要機(jī)制[44]。但是微生物肥對(duì)環(huán)境條件要求較為苛刻，土壤pH、濕度、有機(jī)質(zhì)含量等理化性質(zhì)都會(huì)對(duì)內(nèi)含的益生菌產(chǎn)生重大影響，同時(shí)益生菌有一個(gè)適應(yīng)土壤環(huán)境的過程，初期效果可能并不明顯，篩選更優(yōu)良的菌株、菌株組合以及研發(fā)適應(yīng)性更廣的微生物肥產(chǎn)品是當(dāng)前的重點(diǎn)[40，42]。

2.2 有機(jī)廢棄物資源化利用

2.2.1 畜禽糞便和菜籽餅資源化利用

將畜禽糞便和菜籽餅制成生物有機(jī)肥，不僅可以維持土壤肥力，提高作物產(chǎn)量，還能解決氨揮發(fā)和硝態(tài)氮淋溶等環(huán)境問題[16，45-47]。研究發(fā)現(xiàn)，豬糞或菜籽餅肥替代30%～50%無機(jī)氮肥在實(shí)現(xiàn)水稻增產(chǎn)的同時(shí)，可減少10%～18%的氨揮發(fā)[16，46-47]。這是因?yàn)橛袡C(jī)肥氮素釋放緩慢，在土壤中還能產(chǎn)生大量有機(jī)酸和腐植酸，可以降低土壤pH 和增加土壤對(duì)的吸附能力；同時(shí)還可促進(jìn)微生物活動(dòng)，將土壤無機(jī)氮固定轉(zhuǎn)化成有機(jī)氮，減少土壤或田面水濃度[16，45，47]。但也有研究表明單施有機(jī)肥或替代比例過高會(huì)導(dǎo)致水稻前期養(yǎng)分供應(yīng)不足而減產(chǎn)，而且長期過量單施有機(jī)肥可能造成嚴(yán)重的環(huán)境問題[16，45]。Liu等[16]發(fā)現(xiàn)，單施菜籽餅肥可減少高達(dá)40%的氨揮發(fā)損失，但不足以維持水稻的產(chǎn)量；李燕青等[48]研究表明，單施牛糞、雞糞或豬糞有機(jī)肥幾乎沒有產(chǎn)生氨揮發(fā)，但是單施牛糞會(huì)造成減產(chǎn)。當(dāng)前，菜籽餅肥作為水稻肥料成本較高，短時(shí)間可能減少稻田經(jīng)濟(jì)效益，其長期效應(yīng)及綜合作用有待進(jìn)一步研究；而畜禽糞便存在難儲(chǔ)存、運(yùn)輸成本高等弊端，宜就近施用或生產(chǎn)成便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)纳唐酚袡C(jī)肥。

2.2.2 沼液資源化利用

沼液是人、畜糞便和秸稈等生物質(zhì)資源經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣過程的液體廢棄物，富含多種水稻生長所需的有機(jī)物質(zhì)、營養(yǎng)元素和活性物質(zhì)，通過稻田消解沼肥不僅可以有效處理廢棄物和節(jié)省水稻氮肥投入，還可以減少氨揮發(fā)的產(chǎn)生[49-50]。楊潤等[50]研究表明，施入等量氮肥的沼液在維持水稻產(chǎn)量的同時(shí)，可以減少23%的氨揮發(fā)；周煒等[49]發(fā)現(xiàn)，沼液與有機(jī)肥配合施用可以減少20%以上的氨揮發(fā)。此外，相較于表施沼液，注入土壤可以減少70%左右的氨揮發(fā)[51]。但沼液呈微堿性，銨態(tài)氮占總氮量的85%以上，不合理施用可能促進(jìn)氨揮發(fā)的產(chǎn)生[49，52]。同時(shí)沼液還存在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用不便等問題，因此在確定適宜的沼液用量、有機(jī)肥配施和注入施用等基礎(chǔ)上，配合就近施用或沼液濃縮等手段，是實(shí)現(xiàn)沼液資源化高效利用并減少稻田氨揮發(fā)的重點(diǎn)。

2.2.3 秸稈資源化利用

秸稈可改善土壤結(jié)構(gòu)，提高有機(jī)質(zhì)含量和陽離子交換量，促進(jìn)土壤對(duì)的吸附，減少稻田氨揮發(fā)[53]。不同秸稈類型對(duì)氨揮發(fā)減排效果不一致，在保證產(chǎn)量的同時(shí)，玉米、棉花和小麥秸稈還田可以分別減少34%～39%、22%～30%和20%的氨揮發(fā)損失[53-55]。但有研究指出，秸稈還田會(huì)增加土壤脲酶活性，促進(jìn)尿素水解，同時(shí)還可能出現(xiàn)Eh迅速下降和pH 急劇上升的現(xiàn)象，促進(jìn)了向氨的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)稻田氨揮發(fā)的產(chǎn)生[15，56]。Xu 等[56]和 Sun 等[15]發(fā)現(xiàn)，小麥和水稻秸稈還田分別增加54%～90%和15%～35%的氨揮發(fā)損失。目前，秸稈還田對(duì)氨揮發(fā)的影響尚未達(dá)成一致，這與秸稈自身性狀、施用量、土壤性質(zhì)和施用方式等因素有關(guān)[53]。此外，秸稈還田還存在腐解慢、影響秧苗生長、缺乏處理秸稈的配套機(jī)械和增加溫室效應(yīng)等問題。

2.3 添加土壤添加劑

2.3.1 添加脲酶抑制劑

脲酶抑制劑具有破壞脲酶活性的能力，可以使氮保持為穩(wěn)定且不易揮發(fā)的尿素形態(tài)，避免尿素經(jīng)脲酶水解引發(fā)田面水和pH 的劇烈上升，從而減少氨揮發(fā)的產(chǎn)生[20]。其類型主要包括：磷酰胺衍生物、酚醛衍生物、醌類衍生物和金屬離子類，其中NBPT（屬磷酰胺衍生物）是使用最廣的脲酶抑制劑。研究表明，NBPT處理過的尿素（Agrotain）可減少約53%的氨揮發(fā)損失，對(duì)土壤脲酶有很強(qiáng)的抑制作用，但其有效抑制期較短[57]，新的產(chǎn)品不斷出現(xiàn)（表1）。而脲酶抑制劑增產(chǎn)和減少氨揮發(fā)損失的程度，取決于自身用量、土壤性質(zhì)、pH 和氮肥用量[25，57-59]。此外，有學(xué)者利用脲酶抑制劑與硝化抑制劑相結(jié)合施入土壤，但是兩者如何相互作用以及減排效果仍然存在異議[14，25]。

2.3.2 添加生物炭

生物炭疏松多孔、表面富含負(fù)電荷官能團(tuán)，可以改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水稻對(duì)氮素吸收，增加土壤對(duì)的吸附能力，減少田面水濃度[64，68]。研究表明，生物炭還能吸附對(duì)硝化過程具有抑制作用的酚類化合物，增加氨氧化細(xì)菌的豐度，促進(jìn)硝化作用，可減少4.4%～57.0% 的氨揮發(fā)[18，53，64]。但生物炭大多數(shù)呈堿性，引起pH 上升，可能促進(jìn)稻田氨揮發(fā)的產(chǎn)生[3，69]。He 等[18]和Dong 等[3]發(fā)現(xiàn)，隨著生物炭的老化，堿性物質(zhì)被中和，其改善土壤CEC 和增加土壤對(duì)吸附能力等特性尚存。雖然生物炭使稻田田面水pH 上升，促進(jìn)了氨揮發(fā)的產(chǎn)生，但隨后的幾年可減少6.8%～20.8% 的氨揮發(fā)[3，18]。此外，Sun 等[70]通過酸性木醋酸來中和生物炭的堿性，減少了13.6%的氨揮發(fā)。因此，生物炭能否降低氨揮發(fā)的產(chǎn)生，主要取決于pH上升和吸附能力之間的平衡[3，69]。同時(shí)，生物炭疏松多孔結(jié)構(gòu)有利于好氧/異氧微生物種群生存，加速土壤氮素循環(huán)，有利于土壤有機(jī)氮的礦化，提高有效氮含量；而其對(duì)土壤硝化、反硝化作用及有效態(tài)含量的影響，取決于原材料和工藝溫度等因素[71]。

2.3.3 添加黏土礦物

沸石和膨潤土均是以硅鋁酸鹽為主的黏土礦物，具有較大的比表面積、強(qiáng)吸附性、保水性和高陽離子交換性等特性，可以促進(jìn)土壤膠體對(duì)的吸附，減少氨揮發(fā)的產(chǎn)生[23，65，72]。研究表明，沸石粉和膨潤土可分別減少43.5%和56%的氨揮發(fā)，且有利于提高氮肥利用率和作物產(chǎn)量[23，65，73]。這是通過在施氮后的短時(shí)間內(nèi)固定降低對(duì)根系的毒害，促進(jìn)植株對(duì)氮的吸收，減少土壤/田面水濃度實(shí)現(xiàn)的[74-75]；同時(shí)其微孔結(jié)構(gòu)還可能有利于硝化細(xì)菌的生長繁殖，促進(jìn)轉(zhuǎn)化成此外，研究認(rèn)為隨著沸石粉施用量的增加，氨揮發(fā)量不斷減少，可減少7.7%～35.5% 的氨揮發(fā)[23，74，77]。但是，沸石粉的大量施用可能會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步帶來環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；膨潤土也存在吸附性能低、施用量大以及生產(chǎn)過程容易對(duì)環(huán)境造成二次污染等問題，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)高效的新型改性沸石和改性膨潤土研發(fā)是當(dāng)前的重點(diǎn)。Shen等[78]發(fā)現(xiàn)，新型改性膨潤土可減少約25%的氨揮發(fā)，且降低了氮素淋溶、N2O 排放，而使用量僅需尿素的10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

表1 不同類型添加劑的氨揮發(fā)減排效率Table 1 Ammonia emission mitigation by adding different additives

2.3.4 添加有機(jī)聚合物

腐植酸和聚天門冬氨酸是一類高分子有機(jī)聚合物，具有良好的吸附性、吸水性和螯合等性能，可作為肥料增效劑[65-66]。研究表明，將少量腐植酸和聚天門冬氨酸添加到尿素中，可分別減少9.7%和6.3%的氨揮發(fā)，這是因?yàn)樗鼈兒写罅眶然?、羥基等官能團(tuán)，可為提供大量的陽離子交換位點(diǎn)，并結(jié)合脲酶的硫醇基或尿素的酰胺基，抑制脲酶活性，從而減少土壤/田面水的濃度[66，79]；武巖等[65]發(fā)現(xiàn)，腐植酸改土肥料可減少49%的氨揮發(fā)，且提高了作物產(chǎn)量，這可能是由于大量腐植酸的施入緩解了施肥后短期內(nèi)田面水pH的劇烈上升；Yang等[67]也認(rèn)為，聚天門冬氨酸提高了土壤膠體對(duì)濃度的吸附，且通過改性研發(fā)的高分子量聚天門冬氨酸鈣可減少高達(dá)47.5%的氨揮發(fā)，同時(shí)起到減少N2O 排放以及提高作物氮素利用率和產(chǎn)量的作用。但是，腐植酸本身是一種污染物，一部分難降解的腐植酸類物質(zhì)容易引發(fā)水體污染，通過純化腐植酸配比添加進(jìn)肥料是目前研究的熱點(diǎn)，可充分提高腐植酸利用效率，減少帶來的環(huán)境負(fù)面影響；而聚天門冬氨酸是環(huán)境友好型的綠色聚合物，可完全生物降解成小分子物質(zhì)（CO2和H2O），不過其生產(chǎn)成本較高，極大增加了稻田生產(chǎn)成本，推進(jìn)高效率改性聚天門冬氨酸及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)是當(dāng)前的重點(diǎn)。

2.4 水肥科學(xué)管理

水肥管理是水稻生產(chǎn)中最重要的環(huán)節(jié)，決定水稻生長發(fā)育、土壤肥力狀況和微生物環(huán)境，調(diào)節(jié)著整個(gè)氮素循環(huán)[80]。其中氮肥管理主要包括：施氮量、氮肥種類、施氮方式、施氮時(shí)期[30]；而水分管理則主要指的是水稻生育期灌溉和排水兩個(gè)環(huán)節(jié)[81]。

2.4.1 氮素運(yùn)籌管理

大量研究認(rèn)為，氨揮發(fā)主要發(fā)生在水稻生育前期[3，15-18]。因此，許多研究建議減少水稻基肥期氮肥用量，增加施肥次數(shù)，將一次性施肥改為分次施肥模式，可減少約24%的氨揮發(fā)[10，14]。前文所涉及到的各種添加劑和緩釋肥等新型肥料，雖然可以協(xié)調(diào)氮素輸入和水稻養(yǎng)分吸收，但是對(duì)產(chǎn)量增加和氨揮發(fā)減少不穩(wěn)定，可能受限于當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力、技術(shù)要求和技術(shù)成本等因素。而氮肥深施（深度為5～15 cm）是在淹水稻田少施氮肥、提高水稻產(chǎn)量和減少氨揮發(fā)的有效途徑[17，82]。研究表明相較于表施，氮肥深施可以降低54%～90%的氨揮發(fā)，且有利于提高氮肥利用率、作物產(chǎn)量和根系活力[8，17，73]。這是因?yàn)榈噬钍┛梢栽黾拥暑w粒與土壤的接觸，使土壤膠體吸附更多降低土壤脲酶活性，減緩尿素的水解[83]；延長根部區(qū)域氮素有效利用時(shí)間，增加水稻對(duì)氮的吸收[17，83-84]。而表施尿素為田面水提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，有利于藻類生長發(fā)育和光合作用，引起田面水pH上升，會(huì)增加氨揮發(fā)[85]。Wang 等[86]認(rèn)為，當(dāng)施肥深度大于10 cm時(shí)，氨揮發(fā)明顯減少。但是氮肥施用深度不宜過深，當(dāng)施肥深度與根系生長點(diǎn)距離過大時(shí)，無法滿足根系養(yǎng)分需求，會(huì)導(dǎo)致水稻減產(chǎn)[83]。相關(guān)研究表明，氮肥深施最適宜的深度為10 cm，此時(shí)可以獲得最高水稻產(chǎn)量和較低氨揮發(fā)[83]。

2.4.2 水分管理

節(jié)水灌溉可以改善根系形態(tài)、保持土壤養(yǎng)分、提高氮素利用率和作物產(chǎn)量，同時(shí)顯著降低氨揮發(fā)[87-88]。Xiao等[87]發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)灌溉處理相比，兩種節(jié)水灌溉模式（濕潤和間歇灌溉）可以分別減少6.4%和19.2%的氨揮發(fā)損失，同時(shí)可以減少高達(dá)60%的淋溶損失、促進(jìn)水稻對(duì)氮素的吸收，明顯減少化肥帶來的環(huán)境污染問題。研究認(rèn)為節(jié)水灌溉水層較淺，土壤裂隙發(fā)育程度較強(qiáng)，后期灌水施肥可以將氮素帶入土層深處，部分實(shí)現(xiàn)尿素深施效果，從而減少水稻生長后期氨揮發(fā)[23，87]。Yang等[4]和 Sun 等[23]發(fā)現(xiàn)，在水稻生育前期施入更大比例的氮肥，通過灌溉增加淹水深度可以緩解由氮肥施入引起的濃度和pH 上升的問題，從而減少氨揮發(fā)的產(chǎn)生。此外，有學(xué)者指出受控灌溉和受控排水的組合可能是一種有效的水分管理方法，可減輕稻田施肥后徑流損失和氨揮發(fā)損失[81]。相同的水分管理可能會(huì)產(chǎn)生不一樣的結(jié)果，這與不同氮肥管理對(duì)稻田水分狀況的響應(yīng)存在差異有關(guān)，同時(shí)不同氣候條件也影響著田間水分狀況，水肥綜合作用于氨揮發(fā)的調(diào)節(jié)[89]。

3 總結(jié)與展望

氨揮發(fā)作為稻田氮素?fù)p失的主要途徑之一，不僅增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、降低氮素養(yǎng)分利用效率，還因氨揮發(fā)導(dǎo)致的氮沉降、溫室效應(yīng)等一系列連鎖反應(yīng)，給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。本文通過查閱大量文獻(xiàn)，總結(jié)了稻田系統(tǒng)氨揮發(fā)損失的基本規(guī)律及其關(guān)鍵影響因子，發(fā)現(xiàn)降低關(guān)鍵排放時(shí)期的田面水濃度和pH 值是控制稻田氨揮發(fā)的關(guān)鍵；綜述了從源頭上控制稻田氨揮發(fā)的相關(guān)技術(shù)措施，并對(duì)減排原理、減排效果及關(guān)鍵障礙因子進(jìn)行了相關(guān)分析，為稻田氨揮發(fā)減排提供了理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。但實(shí)際生產(chǎn)過程中采取哪種氨揮發(fā)控制與減排技術(shù)，還應(yīng)根據(jù)不同生態(tài)區(qū)域、不同作物養(yǎng)分吸收規(guī)律和生長期、勞動(dòng)機(jī)械化水平及生產(chǎn)效益等因素進(jìn)行綜合選擇，以實(shí)現(xiàn)糧食安全、農(nóng)民增收、土壤質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展和減少環(huán)境污染的多重目標(biāo)。

由于農(nóng)田氨揮發(fā)對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境造成許多危害，近年來，國內(nèi)關(guān)于氨揮發(fā)開展了大量研究，但大多數(shù)缺乏氨排放對(duì)環(huán)境影響機(jī)制的研究，相關(guān)氨揮發(fā)減排技術(shù)措施僅考慮氮素的單一損失途徑，對(duì)氮肥的損失去向缺乏系統(tǒng)性研究，可能會(huì)加劇溫室效應(yīng)、氮素地表徑流和地下淋溶等環(huán)境污染問題。同時(shí)，對(duì)不同減排技術(shù)措施在田間的應(yīng)用效果缺乏相應(yīng)系統(tǒng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。此外，國內(nèi)廣泛依靠田間試驗(yàn)與傳統(tǒng)監(jiān)測方法難以定量準(zhǔn)確監(jiān)測氮素復(fù)雜轉(zhuǎn)化過程，特別是大面積尺度的氨揮發(fā)監(jiān)測手段還不夠成熟；針對(duì)氨揮發(fā)模型的研究也相對(duì)較少，大多直接套用國外模型，通過本地化因子修正，其擬合結(jié)果與國內(nèi)實(shí)際情況差異大，不能真實(shí)反映我國不同農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)氨揮發(fā)狀況。

目前，針對(duì)稻田系統(tǒng)氨揮發(fā)損失及減排技術(shù)研究工作，需要加強(qiáng)稻田氨揮發(fā)損失的長期原位監(jiān)測，結(jié)合盆栽和室內(nèi)模擬試驗(yàn)全面研究氮素遷移轉(zhuǎn)化過程。并將田間監(jiān)測數(shù)據(jù)與影響稻田氨揮發(fā)的主控因子結(jié)合，構(gòu)建符合國內(nèi)實(shí)際情況的氨排放模型。借助模型，利用有限監(jiān)測數(shù)據(jù)對(duì)氮素不同途徑損失做出準(zhǔn)確預(yù)測，并通過設(shè)置不同氮素?fù)p失途徑脆弱區(qū)，有針對(duì)性地重點(diǎn)研究相關(guān)區(qū)域的氮素?fù)p失途徑；分析和評(píng)價(jià)不同的減排技術(shù)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益、氨揮發(fā)和溫室氣體（CH4和N2O）協(xié)同減排等因素，有針對(duì)性地提出綜合的氨揮發(fā)減排技術(shù)體系。

研發(fā)兼具操作簡易、成本低廉的氨揮發(fā)減排技術(shù)仍然是未來一段時(shí)間內(nèi)的研究重點(diǎn)。特別是綜合利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物和新型緩控釋肥料的研發(fā)在減排氨揮發(fā)方面具有廣闊的前景。同時(shí)，開展氮高效品種選育和相應(yīng)農(nóng)業(yè)配套機(jī)械設(shè)備研發(fā)，對(duì)于有效控制氨揮發(fā)、提高氮素利用率有重要作用。