稻田中氨挥发研究检测方案(多气体分析仪)

氨挥发是农田氮素的重要损失途径，也是我国大气中氨气的主要来源。据估算，2010年我国农田施肥引起的氨挥发损失达 448万t，约占全国氮肥使用总量的15%。氨气作为空气中重要的活性氮组分，与 SO2 、NOx 等反应生成各种大气气溶胶细粒子，这些气溶胶粒子是构成大气环境中细颗粒污染物的主要组成部分。研究发现氨气的排放量比 SO2和NOx的排放量与PM2.5浓度的时空变化具有更强的相关性，对我国城市PM2.5年均浓度贡献率高达29.8%。 文献信息：文献摘要：氨挥发是太湖流域农田氮肥损失的重要途径之一。本试验采用高时间分辨率的 TDLAS-BLS 技术研究太湖流域稻田追肥期氨挥发规律及其影响因素。结果表明：追肥后稻田上方空气中氨浓度白天明显大于夜间，而且瞬时波动较大。稻田氨挥发速率呈现先上升后下降的趋势，峰值出现在施肥后的 2 ~ 3 d，且氨挥发仅持续 1 周左右。分蘖期氨挥发速率和损失率均大于抽穗期，两个时期氨挥发损失率分别为 36.6%、23.0%。氨挥发集中在较短时间内，分蘖期、基于抽穗期施肥后前 4 d 的累积氨挥发量分别占总氨挥发损失的 80%、84%。分蘖期风速、光照、气温对稻田氨挥发均具有明显的促进作用，其中光照的作用更为显著；抽穗期风速和气温对氨挥发的影响较低。降雨对氨挥发具有强烈的抑制作用，降雨期间是影响氨挥发产生的主要因素。实验方案：试验于2017年7—8月在实验站附近水稻田中进行。试验地地势平坦，周围无明显干扰风场的障碍物。设置东西长 120 m、南北宽 40 m 的水稻田作为试验施肥区。水稻生长季氮肥施用量 N 270 kg/hm2 ，按基肥、分蘖肥、穗肥(35%∶40%∶25%)施用，基肥采用复合肥(15–15–15)，追肥均采用尿素(含 N464 g/kg)。为避免周围农田追肥对本次试验监测结果的影响，试验区追肥时间与周围农田相隔 15 d左右。分蘖肥、穗肥分别在7月13日和8 月21日16:00—18:00均匀撒施，随后使用 TDLAS 光谱仪连续在线监测稻田氨挥发，直至挥发烟羽氨浓度与背景氨浓度相近为止。分蘖期水稻植株高度在30~35cm，抽穗期水稻植株高度在80~85cm。由于夏季稻田水蒸发量较大，定于每天5:00左右开始向试验地灌水至水深8Acm。田间氨浓度监测如图1所示，在试验地施肥区中间横向布置一套开路式 TDLAS 氨气监测系统，用来监测挥发烟羽氨气浓度。测线距离100m，分蘖期和抽穗期光路高度分别为 1.2、1.5m。同时在试验区的正西方向70m处，相同高度处布置另一套氨气监测系统监测背景氨浓度。系统设置为2s记录一次氨浓度数据。分蘖期从7月13日18:30开始至7月20日18:30连续监测168h，抽穗期从8月21日18:30开始至8 月28日18:30连续监测168h，直至挥发烟羽空气氨浓度与背景值接近为止。BLS 模型模拟氨挥发所需的u * 、L、z 0 与 β 由三维超声风速仪测定的风速、风向、气温等气象数据计算得到。三维超声风速仪安装在试验地附近距地面 1.8m高度处，数据采集频率为10Hz，并由数据采集器中软件处理为30min平均值。光照和降雨数据取自常熟实验站气象观测场。 表 1 田间监测的试验设计田面水样采集分析：为明确田面水理化性质对稻田氨挥发的影响，氨挥发监测期间定于每天 6:30 在田间多点采集灌溉水和试验区田面水，带回实验室过滤后，分别使用靛酚蓝比色法、双波长比色法测定水样中 NH4+ -N、NO3- -N浓度。 测量氨NH3通量使用的痕量温室气体分析仪可以采用Aerodyne可调谐二极管激光痕量气体分析仪。精度可达上表所述，量程是0-10ppm，同时具备< 0.5 s的最小上升/下降时间(1/e)（反应时间快），可长期处于采集、处理、记录浓度数据过程处于10Hz的时间频率水平，完全满足通量观测的技术要求。实验中还可使用自动静态箱模拟不同试验条件下的水稻田氮肥NH3挥发通量测试。澳作公司拥有自主知识产权、自主研发、国内生产的iChamber 群落自动箱，具有独一无二的无框架、无立柱设计，高度随植物生长可调、面积可达1平米、高度2米。即可用于呼吸测量，也可用作群落光合室。iChamber自动箱可以是透明的，也可以是黑色的，可以直接测量净群落生态系统碳交换量（NEE）、群落生态系统的呼吸量(ER)。测量时的iChamber 土壤自动箱大多以国外厂家的产品为标杆，但大尺寸的自动箱边框、支架对测点的降雨、风速等小气候有影响。也可选用小型自动箱，小尺寸的自动箱测量面积小，高度低，只能用于幼苗时期。结论: 利用高时间分辨率、高灵敏度的 TDLAS-BLS 技术，对太湖流域稻田追肥期氨挥发进行更加精准测定和分析研究，发现追肥后稻田上方空气中氨浓度受风速影响，瞬时波动较大。氨挥发速率于追肥后的2~3d 即达到峰值，氨挥发损失主要集中在施肥后的前4d。分蘖期氨挥发速率和损失率均明显大于抽穗期。风速、光照、气温都促进稻田氨挥发损失，其中光照的影响最大，降雨对氨挥发具有短时抑制作用。相比传统箱式法的分时段采样分析，TDLAS-BLS 技术通过无干扰连续在线监测可研究农田氨挥发日内动态变化及影响因素，同时准确定量氨挥发损失。1END1