基于本地化因子的上海市露天蔬菜地氨排放時(shí)空分布特征

苗文亮，徐昶，沈根祥，錢曉雍，紀(jì)英杰，倪遠(yuǎn)之，付侃，徐春花

（1.上海市環(huán)境科學(xué)研究院，國家環(huán)境保護(hù)新型污染物環(huán)境健康影響評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200233；2.華東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，上海 200233；3.上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，上海 200233）

氨（NH3）是大氣中主要的堿性氣體，在大氣化學(xué)作用、運(yùn)輸和沉降等過程中扮演著重要角色[1]。揮發(fā)到大氣中的NH3在大氣運(yùn)輸和沉降過程中對環(huán)境形成氮負(fù)荷，過量的氮負(fù)荷會使環(huán)境富營養(yǎng)化，因此會對生態(tài)系統(tǒng)造成各種負(fù)面影響，如導(dǎo)致土壤、水體酸化和生物多樣性的變化[2-3]。NH3排放還會在大氣中快速沉積形成N2O，而N2O 是重要的溫室氣體之一，因此NH3排放會增加與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)相關(guān)的全球變暖潛力[4]。在空氣潮濕的情況下，NH3易與大氣中硫酸和硝酸反應(yīng)形成顆粒物，對PM2.5污染及灰霾天氣的產(chǎn)生有重要影響[5-7]。研究表明，農(nóng)業(yè)源NH3排放是大氣中NH3的主要來源之一[8]，其中施用氮肥造成的NH3排放占總排放量的40%以上[9]。2006—2014年長江三角洲地區(qū)氮肥施用所釋放的NH3排放量占總排放量的60%左右[10]。研究顯示，蔬菜種植過程的氮肥施用是北方種植業(yè)NH3排放的最主要來源，貢獻(xiàn)率達(dá)到了38.91%[11]，而在上海地區(qū)，隨著工業(yè)化和城市化的持續(xù)發(fā)展，近年來耕地面積逐漸減少，蔬菜種植面積不斷上升[12]，其NH3排放對大氣環(huán)境的影響也日益凸顯。

國外較早就已經(jīng)開展NH3排放來源的研究，據(jù)FERM[13]的研究統(tǒng)計(jì)，歐洲NH3排放量從1950 年前后開始急劇增加，其中畜禽養(yǎng)殖和氮肥施用排放的NH3占人為源NH3排放總量的90%以上，在大多數(shù)亞洲國家，氮肥施用造成的NH3排放約占總排放量的45%[14]。有研究表明，全球農(nóng)田NH3排放量為（14.4±2.3）Tg[15]，中國、印度和美國貢獻(xiàn)最大，占全球農(nóng)田NH3排放量的60%以上[16]。國內(nèi)當(dāng)前對農(nóng)田NH3揮發(fā)方面的研究主要集中在水稻、玉米、小麥等糧食作物。研究顯示，我國太湖流域水稻種植期間NH3累積排放量占施氮量的21.3%[17]，東北地區(qū)春玉米種植NH3排放損失率為11.06%[18]；山楠等[19]研究發(fā)現(xiàn)京郊地區(qū)小麥田NH3排放損失率為2.0%～6.7%。然而國內(nèi)外針對蔬菜種植NH3排放損失的研究較少，丁武漢[20]研究得到設(shè)施黃瓜-番茄地中施用化肥氮處理的NH3揮發(fā)系數(shù)為0.43%～3.83%，羅付香等[21]發(fā)現(xiàn)白菜種植的NH3排放損失率在5.03%～7.20%之間，但這些研究大多針對某一種蔬菜或某一個(gè)季節(jié)開展，缺乏不同季節(jié)和不同蔬菜類型NH3排放特征的系統(tǒng)性研究。

鑒于此，本研究以上海地區(qū)典型蔬菜品種不同種植模式為研究對象，采用通氣-氨捕獲法對露天蔬菜種植的NH3排放進(jìn)行監(jiān)測，并對監(jiān)測區(qū)域所在地的氣象因子進(jìn)行監(jiān)測，通過第二次全國污染源普查及上海市農(nóng)委相關(guān)統(tǒng)計(jì)，獲取上海各區(qū)鎮(zhèn)蔬菜種植面積，以及不同蔬菜典型季節(jié)種植面積等數(shù)據(jù)，探討常規(guī)施肥條件下露天蔬菜地NH3排放特征及其關(guān)鍵影響因子，分析上海地區(qū)露天蔬菜地的NH3排放規(guī)律特征及其時(shí)空分布，為完善上海地區(qū)乃至太湖流域農(nóng)業(yè)源NH3排放本地化系數(shù)和排放清單提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究選取上海市青浦現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)露天蔬菜田為試驗(yàn)研究區(qū)域。青浦農(nóng)業(yè)園區(qū)位于上海市青浦區(qū)練塘鎮(zhèn)涇花村（30.58°N，120.04°E），該地屬于北亞熱帶季風(fēng)氣候，年均溫度16 ℃，年均降雨量1 181 mm，其中60%的降雨集中在4—8 月。試驗(yàn)區(qū)域土壤為青紫泥，0～20 cm 耕層土壤基礎(chǔ)性質(zhì)：有機(jī)碳10.3 g·kg-1，全氮1.09 g·kg-1，有效磷0.92 g·kg-1，速效鉀15.35 g·kg-1，含水率17.27%，pH 7.9，陽離子交換量（CEC）12.24 cmol·kg-1。

試驗(yàn)時(shí)間為2017 年3 月—2018 年3 月，春季為3—6 月，夏季為6—9 月，秋季為9—11 月，冬季為11月至次年3 月。共設(shè)置三塊小區(qū)，面積分別為60 m×30 m、40 m×30 m 和30 m×30 m，分別種植葉菜類蔬菜、白菜類蔬菜、瓜類蔬菜、茄果類蔬菜和豆類蔬菜。每個(gè)小區(qū)設(shè)置3個(gè)平行、1個(gè)背景空白對照，小區(qū)之間設(shè)置0.5 m高的水泥田埂，防止土壤與水分交換。

根據(jù)上海市農(nóng)委數(shù)據(jù)及露天常見蔬菜類型調(diào)研結(jié)果，試驗(yàn)地根據(jù)蔬菜種植的季節(jié)性規(guī)律分時(shí)段種植不同品種蔬菜。葉菜類蔬菜種植時(shí)間一般為春季與秋季，生長周期為1～2 個(gè)月，種植期與生長期均在春秋季；夏季溫度高，適合喜熱怕冷的茄果類和瓜類蔬菜生長，茄果類蔬菜生長周期為2～3 個(gè)月，瓜類蔬菜生長周期為4～6個(gè)月，一般初夏種植，夏季生長成熟；豆類蔬菜生長周期為2～3個(gè)月，一般在夏季末進(jìn)行種植，秋季生長成熟；冬季溫度較低，一般種植白菜，生長周期為1～2 個(gè)月。因此，本研究在春季種植葉菜類，代表性蔬菜為小青菜；夏季種植茄果類和瓜類，代表性蔬菜為茄子和南瓜；秋季種植豆類，代表性蔬菜為豇豆；冬季種植白菜類，代表性蔬菜為大白菜。各季節(jié)種植品種及周期如表1所示。

1.2 施肥管理

研究期間施肥管理及灌溉方式如表1 所示。葉菜類、瓜類與茄果類蔬菜在基肥撒施后進(jìn)行定植或播種，之后進(jìn)行追肥。豆類與白菜類蔬菜施用基肥后定植，不再進(jìn)行追肥。施肥量均參照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式與用量，以反映上海市露天蔬菜實(shí)際種植狀況下的NH3排放特征。其中所用有機(jī)肥主要成分為有機(jī)質(zhì)，尿素主要成分為碳酰胺，復(fù)合肥為硫酸鉀型復(fù)合肥，主要成分為硫酸一銨、硫酸二銨、硫酸銨、硫酸鉀。灌溉方式為漫灌，即直接利用膠皮水管從灌溉渠道引水進(jìn)行大水澆灌。

表1 露天蔬菜種植周期、施肥管理及灌溉方式Table 1 Planting cycle，fertilization management and irrigation mode of open field vegetables

1.3 試驗(yàn)材料與方法

基于露天蔬菜田的實(shí)際特點(diǎn)，采用通氣法監(jiān)測獲取NH3排放通量。通氣法裝置由內(nèi)徑15 cm、高14 cm的圓柱形聚氯乙烯管制成。在管內(nèi)距地面5 cm 和9 cm處分別放置兩塊厚度2 cm、直徑15 cm的海綿。海綿放置之前浸以15 mL 的磷酸甘油溶液，下層的海綿用于吸收土壤排放的NH3，上層海綿用于隔絕外界空氣中的NH3。土壤揮發(fā)NH3的捕獲于施肥當(dāng)天開始，在各小區(qū)的不同位置分別放置3 個(gè)捕獲裝置，次日早晨8：00 取樣。取樣時(shí)，將通氣裝置下層的海綿取出，迅速裝入盛有300 mL KCl 浸提液的塑料瓶中，密封后帶回實(shí)驗(yàn)室分析；同時(shí)將另一塊準(zhǔn)備好的浸過磷酸甘油的海綿換上；上層海綿則根據(jù)實(shí)際情況3～7 d 更換1 次。采集的海綿樣品裝入盛有300 mL 1.0 mol·L-1KCl 浸提液的塑料瓶中，使海綿完全浸于其中，振蕩1 h 后，浸取液用流動注射-水楊酸分光光度法（HJ 666—2013）測定銨態(tài)氮的濃度。采樣周期為每次施肥后的1～10 d，此后根據(jù)NH3濃度水平每隔3 d 或7 d監(jiān)測一次，直到濃度變化趨向平穩(wěn)。NH3排放通量具體試驗(yàn)方法參考文獻(xiàn)[22]及第二次全國污染源普查種植業(yè)氨氣排放量普查核算的NH3排放通量推薦測試方法。為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性，本研究在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行回收率試驗(yàn)，結(jié)果表明該方法回收率達(dá)到99.51%，變異系數(shù)僅為0.77%，證明通氣法捕獲裝置內(nèi)的NH3揮發(fā)過程更接近于自然情況，測定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精確度也較高。

通過拓普瑞超聲波氣象五參數(shù)儀在線獲取試驗(yàn)期間的溫度、相對濕度、氣壓、風(fēng)速等主要?dú)庀髷?shù)據(jù)，并通過全球天氣精確預(yù)報(bào)網(wǎng)（www.wunderground.com）獲得區(qū)域環(huán)境氣象數(shù)據(jù)作為比對，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

此外，根據(jù)第二次全國污染源普查及上海市農(nóng)委相關(guān)數(shù)據(jù)，獲取了上海各區(qū)鎮(zhèn)蔬菜種植面積以及不同蔬菜各季節(jié)種植面積（春季10 548 hm2、夏季8 754 hm2、秋季15 513 hm2、冬季3 729 hm2）等數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)測獲得的本地化排放因子，得到全市各區(qū)鎮(zhèn)NH3排放時(shí)空分布清單。

1.4 數(shù)據(jù)處理

NH3排放通量及損失率等參數(shù)計(jì)算參照文獻(xiàn)[22]和第二次全國污染源普查種植業(yè)氨氣排放量普查核算的推薦方法，具體如下：

（1）NH3排放通量

式中：F為NH3排放通量，mg·m-2·d-1；C為所測得NH3濃度，mg·L-1；V為提取液體積，L；r為氣體收集裝置的半徑，m；T為收集時(shí)間，d。

（2）NH3累積排放量

式中：L為NH3累積排放量，kg·hm-2；j為時(shí)間，d；Fj為第j天的NH3排放通量，kg·hm-2·d-1；FCK，j為第j天空白對照處理的NH3排放通量，kg·hm-2·d-1；

（3）NH3排放損失率

式中：U為NH3排放損失率，%；Q為施氮量，kg·hm-2。

（4）區(qū)域蔬菜種植NH3排放量

式中：G為區(qū)域NH3排放量，kg；Ui為第i種蔬菜的NH3排放氮損失率，%；Si為第i種蔬菜的種植面積，hm2；Pi為第i種蔬菜單位面積施氮量，kg·hm-2。

運(yùn)用Excel 2016 軟件進(jìn)行Pearson 相關(guān)性分析，通過Origin軟件進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 NH3排放季節(jié)變化特征

圖1 為春夏秋冬4 個(gè)季節(jié)5 種典型蔬菜品種露天種植期間NH3排放通量變化趨勢?？傮w來看，葉菜類、瓜類、茄果類、豆類和白菜類種植期間的NH3排放通量變化范圍分別為0.23～389.71、13.09～1 636.93、11.33～1 619.15、22.91～345.57 mg·m-2·d-1和2.82～1 189.11 mg·m-2·d-1，NH3排放最大值大多出現(xiàn)在施肥后的2～5 d之間，分別達(dá)到本底值的322、1 349、1 335、156 倍和423 倍，表明種植過程的氮肥施用對大氣NH3排放具有顯著影響。

圖1 5種典型蔬菜種植期間NH3排放通量和氣象因子變化Figure 1 Changes in NH3 emission flux during planting of five typical vegetables

具體來看，春夏季葉菜類、瓜類、茄果類蔬菜種植均存在基肥和追肥兩個(gè)階段?；势陂gNH3排放通量變化趨勢整體較為平穩(wěn)，表明該期間NH3排放量總體較小；追肥期間NH3排放通量的變化趨勢與基肥施用密切相關(guān)，追肥后NH3排放通量顯著上升，最高達(dá)到施肥前的近1 000 倍，顯著高于基肥期NH3排放水平，表明追肥施用過程對NH3排放具有顯著影響?；屎妥贩蔬^程N(yùn)H3排放通量的巨大差異可能有兩方面原因。一方面，基肥和追肥時(shí)期施用的肥料類型不同。基肥施用的肥料為有機(jī)肥，其含有的有機(jī)氮會先被微生物轉(zhuǎn)化為尿素氮，進(jìn)而水解成形式，這種延遲作用在一定程度上降低了NH3的揮發(fā)[23]；相比而言，追肥施用的肥料為尿素，其主要成分為碳酰胺，施入土壤后會快速水解反應(yīng)生成OH-，從而提升土壤中的pH，加快NH3的生成，促進(jìn)NH3的揮發(fā)[24]，因此其損失率顯著大于有機(jī)肥。另一方面，春夏季頻繁的降水也是影響NH3揮發(fā)的重要因素?；势陂g降水頻繁，導(dǎo)致有機(jī)肥料被雨水帶入土壤深層，增加了被土壤膠體吸附或作物吸收的機(jī)會[25-26]，導(dǎo)致NH3揮發(fā)量一直處于較低水平；而追肥期間施用的是尿素，頻繁的降水也導(dǎo)致土壤含水量升高，促進(jìn)了尿素的水解，使得濃度升高，加速了向NH3的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而促進(jìn)了NH3的揮發(fā)[24]。

與春夏季不同的是，秋冬季蔬菜種植期間僅施肥一次，兩者的NH3排放通量變化趨勢均呈現(xiàn)施肥后顯著上升、到達(dá)頂峰后緩慢下降的變化趨勢。具體來看，秋季豆類和冬季白菜類蔬菜的NH3排放通量峰值時(shí)間存在顯著差異，分別出現(xiàn)在施肥后的第6 天和第2天，這可能與肥料施用后的溶解效率和土壤對-N的固持能力有關(guān)。碳銨的溶解和尿素的水解都會影響農(nóng)田NH3的揮發(fā)[24]，8 月15 日基肥施用后進(jìn)行了澆灌，由于溫度較高，田間水分蒸發(fā)較快，氮肥較難得到充分溶解，再加上種植豆類蔬菜的土壤對-N 的固持能力較強(qiáng)，導(dǎo)致初期NH3揮發(fā)速度緩慢；3日后又對豆田進(jìn)行澆灌，促進(jìn)了未溶解的氮肥進(jìn)一步溶解，在高溫環(huán)境下，NH3揮發(fā)量迅速上升并達(dá)到了最大值。相比而言，冬季白菜類種植期間溫度相對較低，田間水的存留時(shí)間較長，導(dǎo)致氮肥被充分溶解揮發(fā)，排放通量最大值也出現(xiàn)得較早。

2.2 NH3排放通量及損失率

表2 為不同季節(jié)不同類型露天蔬菜NH3排放通量及損失率，可見種植期間各類別蔬菜的NH3排放持續(xù)時(shí)間為15～18 d。賀發(fā)云等[27]對南京地區(qū)小青菜種植期間NH3排放的研究表明其NH3排放持續(xù)時(shí)間為17～19 d，與本研究結(jié)果相似，說明露天蔬菜的NH3揮發(fā)是一個(gè)相對緩慢的過程。相比而言，陳園等[28]和房效鳳[29]對水稻種植期間NH3排放進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其排放過程持續(xù)時(shí)間為7～11 d，低于本研究旱地露天蔬菜的排放周期。研究發(fā)現(xiàn)，水田作物種植過程施肥后的NH3排放最大值通常出現(xiàn)在施肥后1～3 d[30]，這主要是由于水田中土壤含水量高且存在田間水，能夠有效促進(jìn)氮肥水解，因此NH3排放最大值出現(xiàn)較早；有研究表明，稻田NH3揮發(fā)通量與田間水NH+4濃度并非完全的線性同步關(guān)系，一方面，隨著稻田尿素的逐漸水解，更多地吸附分配到土壤膠體上，導(dǎo)致田面水濃度銳減，另一方面，田面水中游離態(tài)NH3濃度較高，而NH3有2 個(gè)孤立電子，游離NH3通過極性共價(jià)鍵影響其活度，其活性隨游離NH3濃度增加而降低，從而影響NH3的排放過程[31]。這也表明了旱地與水田作物種植的NH3排放過程具有顯著差異，其機(jī)制較為復(fù)雜，受多種因素影響。

表2 露天典型蔬菜種植NH3排放特征Table 2 NH3 emission characteristics of typical open-air vegetable cultivation

相比而言，瓜類和茄果類的NH3排放通量最大，分別達(dá)到了1 636.93 mg·m-2·d-1和1 619.15 mg·m-2·d-1。一方面，夏季蔬菜種植期間的施肥量達(dá)到了240 kg·hm-2，總體高于秋冬季；另一方面，夏季較高的溫度和頻繁降雨所導(dǎo)致的較高土壤含水量，促進(jìn)了肥料的溶解，增加了NH+4濃度，從而促進(jìn)了NH3揮發(fā)，進(jìn)而提升了NH3排放通量。

整體來看，葉菜類、瓜類、茄果類、豆類和白菜類的NH3排放損失率分別達(dá)到了6.02%、18.30%、14.98%、14.57%和11.77%，表現(xiàn)為瓜類>茄果類>豆類>白菜類>葉菜類，季節(jié)上表現(xiàn)為夏季>秋季>春季>冬季。不同類型蔬菜NH3排放呈現(xiàn)顯著的季節(jié)變化特征，并主要受以下幾個(gè)因素影響。首先，露天蔬菜的種植具有顯著的季節(jié)性特征，如上海地區(qū)春季一般種植葉菜類蔬菜，夏季多種植茄果類和瓜類蔬菜，秋季種植豆類蔬菜，冬季種植白菜類蔬菜。而不同季節(jié)溫度、濕度、降水、風(fēng)速等主要?dú)庀笠蜃右簿哂忻黠@差異，因而對NH3排放水平具有重要影響。其次，不同蔬菜類型的施肥水平和管理也存在較大差異，如葉菜類、茄果類和瓜類蔬菜分別施用基肥和追肥，豆類和白菜類蔬菜則只施用基肥。肥料成分也存在明顯不同，前者主要為有機(jī)肥+尿素，后者則為復(fù)合肥，這也是影響NH3排放的另一個(gè)重要原因。第三，蔬菜的生長周期、生長環(huán)境、植株大小等也對NH3排放有重要影響。研究表明，植株較大的作物可以形成一個(gè)覆蓋層，將地表基本覆蓋，在一定程度上阻擋了NH3的揮發(fā)，同時(shí)也增加了作物對揮發(fā)的NH3重新吸收利用的機(jī)會（植物葉片在一定條件下可以吸收空氣中的NH3）[24]。不同蔬菜植株的大小會造成地面渦流的差異，也會影響NH3的揮發(fā)。

2.3 NH3排放通量影響因素

對研究期間主要?dú)庀笠蜃舆M(jìn)行分析，探討不同季節(jié)蔬菜種植期間NH3排放通量的主要影響因素。如表3 所示，溫度和濕度是影響露天蔬菜種植NH3排放的最主要因素。溫度與各類型蔬菜NH3排放通量呈現(xiàn)較好的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到了0.58、0.85、0.51、0.45 和0.59，表明溫度是影響NH3排放的最主要的因素，該結(jié)果與XU 等[32]和付莉等[33]的研究結(jié)論相似；相反地，濕度與各類型蔬菜NH3排放通量呈現(xiàn)較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到了-0.57、-0.88、-0.52、-0.84 和-0.86，表明濕度是影響NH3排放的另一大重要因素。有研究認(rèn)為，較高的濕度降低了上升氣流的湍流擴(kuò)散作用，能將揮發(fā)的NH3溶于空氣，再返還到土壤中，進(jìn)而減少氮損失[23]。相比溫度和濕度，風(fēng)速與各類型蔬菜NH3排放通量的相關(guān)性未表現(xiàn)出一致性，相關(guān)系數(shù)分別為0.33、-0.22、-0.65、0.55 和0.38。盧麗麗等[24]研究發(fā)現(xiàn)，田間的NH3揮發(fā)與風(fēng)速的關(guān)系不一定是線性關(guān)系。水體的穩(wěn)定狀態(tài)、作物的生長期、植株的大小、地面的粗糙度等多種因素對NH3排放具有不同影響。本研究觀測的蔬菜類型涉及5 個(gè)品種，觀測周期跨越4 個(gè)季節(jié)，可能是各類型蔬菜NH3揮發(fā)與風(fēng)速相關(guān)性差異較大的主要原因。

表3 露天蔬菜種植的NH3排放通量與氣象因子的相關(guān)關(guān)系Table 3 Correlation between NH3 emission flux and meteorological factors of open-air vegetable cultivation

2.4 排放系數(shù)比較

表4 為近年來文獻(xiàn)中報(bào)道的蔬菜NH3排放損失率。本研究白菜類蔬菜種植期間NH3排放損失率為11.77%，高于葉菜類的6.02%～10.7%，花菜類的4.83%，低于瓜果類的14.98%～18.30%，該結(jié)果與姜振萃等[34]對秋季大白菜的研究結(jié)果相近。原因可能有以下兩點(diǎn)：首先，白菜類蔬菜對氮肥的需求相比于葉菜類和花菜類蔬菜較低，這是造成損失率高于葉菜類和花菜類的重要原因；其次，白菜類蔬菜一般在秋冬溫度較低時(shí)種植，而瓜類蔬菜大多種植在夏秋溫度較高時(shí)期，因此，溫度的較大差異也可能是導(dǎo)致其損失率低于瓜類蔬菜的重要因素。羅健航等[35]、山楠等[36]和馬曉燕等[37]發(fā)現(xiàn)蔬菜種植NH3排放損失率在4.83%～16.9%之間，而本研究露天蔬菜種植的NH3排放損失率略高，在6.02%～18.30%之間，這主要由試驗(yàn)環(huán)境條件差異所致。本研究的地點(diǎn)是在太湖流域，而羅健航等和馬曉燕等的研究均在北方，山楠等的研究在南方中部，各研究區(qū)域土壤類型、氣象因子不同可能是造成排放損失率差異的重要原因。另外，本研究采用的監(jiān)測方法是通氣-NH3捕獲法，而羅健航等、山楠等和馬曉燕等分別采用密閉室間歇通氣法和密閉室靜態(tài)箱法，不同的監(jiān)測方法也對排放損失率有一定影響。

表4 露天蔬菜種植NH3排放損失率對比Table 4 Comparison of NH3 emission loss rate in open-air vegetable cultivation

2.5 NH3排放量時(shí)空分布特征

上海地區(qū)露天蔬菜種植NH3排放時(shí)空分布情況如圖2 所示。2017 年上海市露天蔬菜種植NH3排放總量達(dá)到832 t。從空間分布來看，NH3排放量最高的區(qū)為崇明區(qū)，達(dá)到了254.11 t，占全市蔬菜種植NH3排放總量的30.56%。其次為浦東新區(qū)與青浦區(qū)，NH3排放量分別為187.03 t 和120.85 t，占全市蔬菜種植NH3排放總量的22.49%、14.53%。閔行、松江和寶山是NH3排放量較低的區(qū)，其總和不足崇明區(qū)的1/4。崇明區(qū)播種面積為27 057 hm2，是上海播種面積最大的區(qū)，因此NH3排放量在各區(qū)中最高。寶山區(qū)是上海傳統(tǒng)重工業(yè)和能耗大區(qū)，種植業(yè)發(fā)展相對較少，蔬菜種植面積為1 600 hm2，僅為崇明區(qū)的6%，是上海蔬菜種植NH3排放量最低的區(qū)。

圖2 2017年上海地區(qū)不同類型露天蔬菜種植NH3排放空間分布Figure 2 Distribution of NH3 emissions from different open-air vegetable cultivation in Shanghai in 2017

從時(shí)間分布來看，上海地區(qū)露天蔬菜種植NH3排放水平特征表現(xiàn)為夏季>秋季>春季>冬季。不同季節(jié)NH3排放量變化范圍分別為0.10～9.10、0.02～19.86、0.02～15.21 t 和0.01～5.51 t，夏季的NH3排放總量達(dá)到冬季的3.6倍。一方面，這與不同季節(jié)蔬菜種植面積有關(guān)，上海市春夏秋冬4個(gè)季節(jié)露天蔬菜種植面積分別為10 548、8 754、15 513 hm2和3 729 hm2，春夏秋季顯著大于冬季，較大的種植面積也導(dǎo)致NH3排放量總體較高；另一方面，夏秋季的溫度較高，總體上利于施肥后NH3的揮發(fā)，從而影響NH3排放總量。

3 結(jié)論

（1）上海地區(qū)各季節(jié)不同蔬菜地NH3累積排放量范圍為14.44～41.94 kg·hm-2，NH3排放通量最大值出現(xiàn)在施肥后2～5 d，持續(xù)時(shí)間為15～18 d，追肥期間NH3揮發(fā)量占比最大。

（2）上海地區(qū)典型蔬菜NH3排放貢獻(xiàn)表現(xiàn)為瓜類>茄果類>豆類>白菜類>葉菜類；從季節(jié)來看，夏季和秋季的NH3排放量顯著高于春季和冬季。這主要受季節(jié)氣象條件和施肥類型等因素的影響。

（3）溫度和濕度是影響露天蔬菜種植NH3排放的最主要因素。溫度與各類型蔬菜NH3排放通量均呈較好的正相關(guān)關(guān)系；濕度與各類型蔬菜NH3排放通量呈較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

（4）2017年上海市露天蔬菜種植NH3排放總量達(dá)到832 t，蔬菜種植NH3排放主要集中在郊區(qū)和農(nóng)業(yè)大區(qū)。NH3排放總量季節(jié)分布特征表現(xiàn)為夏季>秋季>春季>冬季，夏季的NH3排放總量達(dá)到冬季的3.6倍。