保水劑(PAM)施用量對尿素氨揮發(fā)的影響

孟婷婷，魏 靜

(1.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075；2.陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075；3.自然資源部退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710075；4.陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710075；5.自然資源部土地工程技術(shù)創(chuàng)新中心，陜西 西安 710075)

1 引言

氮是作物生長必需的大量元素之一，氮肥的施用能促進(jìn)作物生長發(fā)育、提高作物產(chǎn)量、改善土壤環(huán)境[1]，但是土壤中的氮肥通過徑流、淋溶以及氨揮發(fā)等途徑大量流失。我國的氮肥利用效率在35%左右，損失率高達(dá)45%，經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重[2，3]。其中，氨揮發(fā)已成為氮素流失的主要途徑之一，如何有效降低氮素氨揮發(fā)，提高氮肥利用率，是當(dāng)前急需解決的問題。

提高氮肥利用效率一方面是增加土壤對氮素的固持能力，另一方面是減少氮素的氨揮發(fā)損失?；诖?，前人陸續(xù)開展了減氮配施有機(jī)物質(zhì)[4]，采用不同灌溉模式[5]，添加硝化抑制劑[6]等一系列研究來固持土壤中的氮素，減少氮素?fù)p失。近年來，保水劑在土壤改良方面越來越受到人們的關(guān)注，保水劑具有較強(qiáng)的保水和提供植物水分的釋水特性，有土壤“微型水庫”之稱[7]。

PAM即聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)，是一種新型高分子聚合物材料[8]。PAM具有增加土壤表層顆粒間的凝聚力，維系良好的土壤結(jié)構(gòu)，防止土壤結(jié)皮、增加土壤水分入滲及抑制土壤水分蒸發(fā)等作用[9，10]，且表層土壤含水率隨PAM添加量的增加而升高[11]。PAM在土壤干旱方面應(yīng)用比較廣泛[12，13]。但在對肥料的作用效果的研究還很少。

土壤中施入保水劑能減少氮、磷、鉀養(yǎng)分的淋溶損失[14]；并且隨著保水劑用量的增加，土壤的保氮能力增加[15]。由于保水劑種類繁多，不同保水劑的保水、保肥功能差異懸殊，因此，保水劑類型、用量與土壤的相互影響程度及對養(yǎng)分保持和緩釋的作用機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。為此，通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)，研究了保水劑(PAM)用量對持水保肥性差的砂土氨揮發(fā)的影響，為更好的利用保水劑從源頭削減肥料污染提供參考。

2 材料和方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)采用榆林市靖邊縣農(nóng)田砂土作為供試土壤。保水劑(PAM)主要成分是聚丙烯酰胺，尿素含氮量為46%，試驗(yàn)在秦嶺野外監(jiān)測中心站(107°53′E，34°8′N)溫室大棚內(nèi)進(jìn)行。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計

保水劑設(shè)0%(P0)、0.08%(P1)、0.16%(P2)和0.24%(P3)，試驗(yàn)采用室內(nèi)盆栽培養(yǎng)方法，每個塑料盆中稱取500 g過2 mm篩的風(fēng)干土壤并加入0.7 g尿素，其中先稱取400 g，壓實(shí)，加入保水劑與100 g土壤混勻后加入盆中，壓實(shí)整平。然后加入去離子水，加水至田間持水量的75%，使土壤充分濕潤，置于溫室內(nèi)培養(yǎng)。

2.3 指標(biāo)測定方法

采用“靜態(tài)吸收法”[5]測定氨揮發(fā)量，在每個塑料盆內(nèi)土壤表面放置25 mL的小燒杯，內(nèi)裝2%硼酸和定氮混合指示劑的混合溶液，蓋上用透明膠帶密封好。分別于試驗(yàn)的第2、3、4、5、6、7、8、11、14、17、20、26、32 d取出燒杯，用0.1 mol/L硫酸滴定氨吸收量。

2.4 數(shù)據(jù)處理及分析

數(shù)據(jù)處理采用excel2010，繪圖采用Origin 2018。

3 結(jié)果與分析

保水劑施用量對尿素氨揮發(fā)的影響如圖1(a)所示，P0、P1、P2和P3處理在培養(yǎng)期32 d內(nèi)氨揮發(fā)量范圍分別為0.32～4.90 mg，0.24～4.21 mg，0.32～4.35 mg和0.27～3.68 mg，且在第2、3、4、6、7、8、11、14、17、26d的氨揮發(fā)量均為P0>(P1、P2和P3)，即表明施用保水劑可以減少氨揮發(fā)量。隨著培養(yǎng)時間的增加，各處理氨揮發(fā)量表現(xiàn)為先增加后減少，在培養(yǎng)期內(nèi)的第6、7、8、11 d氨揮發(fā)量較大。

保水劑施用量對尿素氨累計揮發(fā)量的影響如圖1(b)所示， P0、P1、P2和P3處理在培養(yǎng)32 d后，氨累計揮發(fā)量為23.06 mg、19.69 mg、17.13 mg和14.56 mg，表現(xiàn)為P0>P1>P2>P3；加入保水劑的P1、P2和P3處理比不施保水劑P0處理氨揮發(fā)總量分別減少14.61%、25.72%和36.86%，即表明保水劑用量越大土壤氨揮發(fā)量越少。

圖1 保水劑施用量對尿素氨揮發(fā)量和累計揮發(fā)量的影響

4 結(jié)論

(1)施用保水劑(PAM)可以有效減少尿素氨揮發(fā)量，且隨著培養(yǎng)時間的增加，P0、P1、P2、和P3處理下氨揮發(fā)量表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢。

(2)隨著保水劑(PAM)用量的增加，尿素累計氨揮發(fā)量呈減少的趨勢，表現(xiàn)為P3

(3)本文只探討了土壤田間持水量為75%的情況下，各處理氨揮發(fā)的大小，進(jìn)一步可以設(shè)置不同的土壤田間持水量來研究保水劑(PAM)施用量對尿素氨揮發(fā)影響的大小。