农田氮素的气态损失与大气氮湿沉降及其环境效应_图文(精)

农田土壤氮素淋失摘要：农田氮素的流失，不仅造成化肥的利用率降低，农业生产成本上升，还对水环境造成污染，引起水体富营养化。

氮肥进人土壤后，其损失途径主要是氨挥发和反硝化。

本文讨论了农田氮流失对水体富营养化的贡献、农田氮流失途径及影响因素，并且提出了如何防止氮素淋失、控制水体富营养化的措施。

关键词：氮；淋失；富营养化；措施Nitrogen leaching In farmlandAbstract:Nitrogen leaching in farmland results in the low availability of fertilizer and the pollution of water invironment, eventually cause eutrophic. After applying nitrogenous fertilizer,its main loss ways are ammonia volatilization and denitrification. In this article , we report the contribution of nitrogen leaching to the eutrophic and leaching ways and its influence factors,and propose the measures to prevent nitrogen leaching and eutrophic.Key words: nitrogen;leaching; eutrophic.;measures氮素是人类提高粮食产量的巨大动力。

自六十年代“绿色革命”以来,大量的化肥进入农田，肥料提供了植物生长必需的营养元素，对保持作物高产稳产起了重要的作用，但是由施肥不当或过量施肥带来的环境污染问题也越来越突出，加上不合理的农业管理措施，导致作物利用率降低,氮素损失加剧，其中淋失作用被认为是氮素损失的重要途径之一，且农田氮流失引起的水体富营养化问题目前已受到人们的普遍关注。

氮流失形成的面源污染及防控措施研究1氮循环概述1.1氮循环概念氮循环就是指氮气、无机氮化合物、有机氮化合物在自然界中相互转化过程的总称[1-2]，包括氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用以及有机氮化合物的合成等[3]。

氮循环是可以循环往复、保持动态平衡的一个开放性的系统。

但是由于人们不正当的农业生产活动，产生“氮饱和”现象，破坏了氮循环平衡，造成了严重的面源污染。

农业生态系统氮循环过程中形成面源污染的主要因素有2个：一是由于施肥导致的氮素超标；二是除正常的氮输出外，由于自然条件（如降雨量、土壤性质）的改变以及人类活动破坏了氮循环的平衡。

因此，研究氮循环中形成面源污染的原因，对治理面源污染具有重要的实践指导意义。

1.2氮循环过程分子态、无机结合氮和有机结合氮这3种形式是自然界中氮元素的主要存在形式。

自然界中的氮元素，一方面通过各种固氮作用使氮素进入物质循环，另一方面通过反硝化作用、淋溶沉积等作用使氮素重返大气，从而使氮循环处于一种动态平衡状态。

其循环过程如图1所示。

2农业生态系统氮循环氮循环不仅是地球化学循环的重要组成部分，也是农业生态系统中物质循环最重要最活跃的过程。

为总结氮素循坏过程氮损失以及对环境的影响，李志博等[4]对生态系统中氮的循环进了大量研究，发现我国氮肥的利用率仅为30%～35%。

朱兆良等[5-7]提出我国旱地的氮肥损失很大，平均在45%左右。

氮素是植物营养三要素中最为重要的。

Keeney et al[8-9]研究表明，农作物主要吸收利用硝态氮和铵态氮，不同作物吸收的情况不同，若有机态、无机态及分子态氮素物质相互转化不能达到平衡，作物就会因缺氮抑制其生长。

因此在农业生产过程中，氮素这一养分的循环与平衡过程是影响农业生产水平的主要因素。

我国各地的土壤性质各不相同，对于贫瘠、肥力低的土壤，无法提供足够的氮素使得作物更好地生长，必须人为地施用肥料以补充作物所需的氮素。

但是不合理的施用氮肥，会导致氮肥的损失增加、利用率降低。

土壤氮素转化产生环境负效应机制及其调控原理一、土壤氮素流失土壤中的氮素主要以有机氮和铵态氮的形式存在。

在降雨或灌溉过程中，如果土壤的吸附能力不足以固定这些氮素，就会导致氮素流失。

流失的氮素可能通过地表径流或地下渗透进入水体，造成水体富营养化，影响水质。

调控原理：通过合理施肥、选择适当的肥料类型、改进耕作方式等手段，提高土壤的吸附能力和保肥能力，减少氮素流失。

二、氮素逸出氮素逸出是指土壤中的氮素转化为气体形态，如氮气和氨气，逸出到大气中。

这不仅导致了氮素的损失，还可能引发大气污染。

调控原理：合理施肥，避免过量施用氮肥。

同时，通过生物或化学方法将土壤中的铵态氮转化为硝态氮，降低氮素逸出的风险。

三、土壤酸化过量的氮肥施用会导致土壤酸化。

这是因为铵态氮在微生物的作用下转化为亚硝酸盐，进一步转化为硝酸盐，这个过程会释放出氢离子，导致土壤酸化。

调控原理：合理控制氮肥施用量，避免过量施用。

同时，选择适当的肥料类型，如添加了碱性物质或钙肥的肥料，以中和土壤中的氢离子，缓解土壤酸化。

四、生物多样性下降过量的氮素可能会对土壤中的微生物和植物造成影响，导致生物多样性下降。

调控原理：合理施肥，避免过量施用氮肥。

同时，采取保护性农业措施，如轮作、休耕等，保护土壤生态环境，维护生物多样性。

五、全球气候变化土壤中的氮素转化和排放到大气中的氮气和氮氧化物是全球气候变化的重要因素之一。

它们是大气中温室气体的主要来源之一。

调控原理：通过合理施肥和农业管理措施，减少土壤中的氮素转化和排放。

同时，推广低碳农业技术，如精准农业、智能农业等，降低农业活动对气候变化的影响。

六、土壤污染过量的氮素施用不仅可能导致土壤酸化、盐渍化等环境问题，还会引起土壤中重金属元素活化，对土壤造成污染。

调控原理：合理控制肥料施用量和比例，避免过量施用。

同时，加强土壤监测和评估，及时发现和解决土壤污染问题。

七、农产品品质下降过量的氮素施用可能导致农产品中硝酸盐含量超标，影响农产品品质和安全性。

大气氮沉降对农作物生长和土壤质量的影响一、引言大气氮沉降是指大气中的氮化合物沉降到地面的过程，包括干沉降和湿沉降。

随着人类活动的增加和工业化的发展，大气氮沉降逐渐成为全球范围内的环境问题。

本文将论述大气氮沉降对农作物生长和土壤质量的影响。

二、大气氮沉降对农作物生长的影响1. 施肥效果的增强大气氮沉降中的氮化合物可以充当植物的外源氮源，为农作物提供额外的养分。

研究表明，适度的大气氮沉降对农作物的生长有积极的促进作用，特别是对一些对氮素需求较高的作物，如小麦、玉米等。

2. 对农作物品质的影响虽然适量的大气氮沉降可以提高农作物的产量，但过量的氮沉降可能会对农作物的品质产生负面影响。

过量的氮沉降会导致农作物中的蛋白质含量增加，而糖分含量下降，从而降低农作物的口感和食用品质。

3. 抗病虫害的降低大气氮沉降会改变土壤中的氮素含量，进而影响土壤微生物的种类和数量。

一些研究表明，过量的氮沉降会使土壤中的微生物群落发生变化，降低土壤的抗病虫害能力，从而增加了农作物受病虫害侵袭的风险。

三、大气氮沉降对土壤质量的影响1. 土壤酸化大气氮沉降中的氮化合物（如氨、硝酸盐等）经过反应转化为硝酸根离子，并随着降水渗入土壤中。

这些硝酸根离子会增加土壤的酸度，导致土壤酸化。

土壤酸化不仅会降低土壤肥力，还会影响农作物的生长和根系发育。

2. 土壤养分失衡大气氮沉降会改变土壤中氮、磷、钾等养分的比例，导致土壤养分的失衡。

氮素过剩会抑制农作物对磷、钾等其他养分的吸收利用，从而影响作物的生长和产量。

3. 土壤微生物活性的变化大气氮沉降会改变土壤中的氮素含量以及养分的比例，进而影响土壤微生物的活性。

研究表明，过量的氮沉降会导致土壤微生物的过度繁殖，从而破坏土壤的生态平衡，减少土壤中有益菌的数量。

四、结论大气氮沉降对农作物生长和土壤质量有着重要的影响。

适量的大气氮沉降可以促进农作物的生长，但过量的氮沉降可能会降低作物品质和抗病虫害能力。

此外，大气氮沉降还会导致土壤酸化、养分失衡以及土壤微生物活性的变化，从而对土壤质量产生负面影响。

试述氮沉降的环境效应和生物学意义氮沉降是指大气中含氮化合物（如氮氧化物和氨等）通过大气运输形成的氮输入地表水、土壤和生物系统的过程。

氮沉降是现代化社会中人类活动导致的环境问题之一，具有重要的环境效应和生物学意义。

首先，氮沉降对水环境产生重要影响。

大气中的氮氧化物和氨进入水体后，会引起水质恶化，造成水体富营养化现象。

氮沉降是水体富营养化的主要原因之一，导致水体中的氮含量过高，进而诱发藻类和水生植物大量生长，形成水华，破坏水体生态平衡。

水华中大量的藻类和水生植物生长的过程中需要消耗大量的氧气，导致水体中氧气含量急剧下降，使得水中的生物死亡。

其次，氮沉降对土壤产生重要影响。

氮沉降会增加土壤中的氮素含量，改变土壤的化学性质。

过度的氮沉降会导致土壤酸化，破坏土壤的结构和质地，减少土壤的肥力。

氮沉降还会影响土壤中微生物群落的结构和功能，减少土壤中一些对有机物质降解和转化具有重要作用的微生物的数量和活性。

这些微生物包括氮固定菌、脱氨菌等，对于土壤中氮的循环和转化起着重要的作用。

此外，氮沉降对生物系统具有重要的影响。

由于氮营养过剩，氮沉降会导致植物的生长过量和过度繁殖，降低植物品质。

在农业生产中，氮沉降增加了农作物的氮素供应量，使得农作物生长更加旺盛，提高了农作物的产量。

然而，由于农作物的吸收和利用能力有限，氮沉降过剩也容易造成农田土壤中的氮素积累和流失，形成环境污染。

而在自然生态系统中，氮沉降过多会破坏植物的生态平衡，导致一些天然草地和森林的退化。

总的来说，氮沉降是导致水体富营养化、土壤质量下降和生物系统失衡的重要原因之一、氮沉降的环境效应体现在改变水体和土壤的化学特性，破坏生态平衡和物种多样性，增加环境污染风险。

氮沉降的生物学意义体现在影响植物的生长和繁殖、改变土壤中微生物的数量和功能、影响水体中生物的生存和繁衍。

因此，减少氮沉降是保护环境和生物多样性的重要措施之一。

稻田氮损失途径稻田氮损失途径稻田是世界上最重要的粮食作物之一，被广泛种植并为人们提供大量的食物。

然而，稻田中的氮损失成为了一个全球性的环境问题。

氮素是植物生长所必需的关键营养元素，稳定的氮循环对于增加农作物产量至关重要。

但当氮素损失过大时，不仅会对农作物产量造成影响，还会对环境造成负面影响，如土壤酸化、水体富营养化等。

本文将重点讨论稻田中氮素损失的途径，并提出一些解决办法。

1. 氨挥发：稻田中，施加的化肥中的氨会被微生物迅速转化为氨，并通过气态排放进入大气中。

这是氮损失的一个重要途径之一。

氨挥发的程度受到湿度、温度、土壤酸碱度以及氨挥发抑制剂的影响。

为了减少氨挥发，可以采取一些措施，比如使用控释肥、粘土覆盖剂、定向喷洒等，来减少氨的挥发。

2. 土壤流失：水流通过稻田时，会带走一部分含有氮素的土壤，这被称为土壤流失。

土壤流失的程度取决于地形、水流速度和土壤的保持能力。

为了减少土壤流失带来的氮素损失，可以采取一些土壤保持措施，如梯田种植、植被覆盖、植株栽种等，以提高土壤的保持能力。

3. 亚硝酸盐和硝酸盐的淋洗：施加的化肥中的氮素在土壤中被微生物迅速转化为亚硝酸盐和硝酸盐，这两种形态的氮素容易被水分淋洗出土壤，进入水体。

为了减少亚硝酸盐和硝酸盐的淋洗，可以合理施肥，避免过量施肥和错时施肥，以减少氮素在土壤中的浓度。

4. 作物吸收不足：稻田中氮素的损失也可能是由于作物对氮素的吸收不足导致的。

过量的灌溉和排水会导致土壤中的氮素被冲刷走，从而减少作物的氮素吸收量。

因此，科学的灌溉和排水管理十分重要，以保持适宜的土壤湿度和水分利用效率，提高作物对氮素的吸收利用率。

为了减少稻田中氮素的损失，我们可以采取以下一些综合措施：1. 合理施肥：根据土壤本身的养分含量和农作物的需求，科学地选择施肥剂的类型和用量。

避免过量施肥，以免造成氮素的过度积累和浪费。

2. 使用氮素稳定剂：可以通过添加氮素稳定剂，如2. 使用氮素稳定剂：可以通过添加氮素稳定剂，如硝酸铵和硫酸铵等，来减少氮素的损失。

水田氮素损失量
水田氮素损失量指的是在水田种植过程中，氮素在不同环节的流失和损失情况。

水田是农田中水分充足、土壤湿润的一种类型，它的特点是水田土壤中含水量高，微生物活动旺盛，因此氮素的流失和损失情况要比其他类型的农田更加严重。

氮素在水田中的损失主要包括以下几个环节：
1. 氮素淋失：在水田中，水分很容易促进氮素的淋失。

在大量降雨或灌溉时，水田中的氮素很容易随水流淋失到土层下方或溢出到地下水中，导致氮素的流失和损失。

2. 氮素挥发：水田中常常施用尿素等氮肥，这些氮肥中的氮素在土壤表面被暴露后，会受到太阳光的照射和风的吹拂，从而挥发到空气中，造成氮素的流失和损失。

3. 氮素固定不良：水田土壤中存在一种叫做硝化细菌的微生物，它们会将氨态氮转化为硝态氮。

在某些情况下，硝化细菌会失活，导致氮素无法转化为硝态氮，进而导致氮素的流失和损失。

以上是水田氮素损失量的主要情况，农民可以采取措施，比如合理施肥、测土配方、增施有机肥等，以减少氮素的流失和损失。

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大气氮沉降的环境效应和经济评估一、大气氮沉降的定义和成因大气氮沉降是指在大气中以气态形式存在的氮化合物，如氨、硝酸、亚硝酸等，通过气溶胶、颗粒物等形式降落到地表的过程。

它是一种普遍存在于自然界中的现象，主要来源于农业活动、工业排放、交通运输和燃煤等人类活动，同时也受到自然源的影响，如火山喷发和植物释放的氨等。

二、大气氮沉降的环境效应1. 水体污染：大气氮沉降是水体中氮污染的重要来源之一。

过量的氮沉降可引起水体富营养化，导致水体中藻类过度生长，破坏水质，进而影响水生态系统的平衡。

2. 土壤酸化：大气氮沉降过程中的硝酸和亚硝酸在土壤中转化成硝酸根和氨根，导致土壤酸化。

酸性土壤会对植物生长造成不利影响，影响农作物产量和质量。

3. 生物多样性减少：氮沉降过多会影响植物群落结构和物种组成，导致植物多样性的降低。

这对于维持生态系统的平衡和生物多样性的保护具有重要意义。

4. 空气污染：大气氮沉降过程中形成的氨会与空气中的硫酸、硝酸等物质反应生成细颗粒物，进而构成空气污染的一部分。

三、大气氮沉降的经济评估对大气氮沉降的经济评估主要包括环境成本计算和环境效益评估。

1. 环境成本计算：通过评估氮沉降对水质、土壤质量和生物多样性等方面的影响，可以进一步计算由此带来的环境成本。

环境成本计算能够为政府决策提供参考，推动源头控制措施的实施。

2. 环境效益评估：从经济和社会角度评估减少氮沉降所带来的效益。

如减少氮沉降可以改善水质，提高农作物产量，减少空气污染，有助于改善人民生活质量和促进环境可持续发展。

在大气氮沉降的管理方面，政府应加强监测系统的建设，及时获取相关数据，并根据数据分析制定适当的政策与措施。

此外，源头控制是解决大气氮沉降问题的关键，通过减少农业、工业等领域的氮排放，可以有效降低氮沉降量。

综上所述，大气氮沉降对环境的影响是不容忽视的。

水体污染、土壤酸化、生物多样性减少和空气污染等问题与氮沉降密切相关。

在评估氮沉降对经济的影响时，环境成本计算和环境效益评估是重要的方法。

u土壤肥料农田氮素流失对环境的污染现状及防治对策葛鑫戴其根霍中洋许轲(扬州大学农学院农学系稻麦室江苏扬州225009)摘要从地表水、地下水、大气以及农产品这4个方面,概述了农田氮素流失对环境的污染现状:全面阐述了控制农田氮素流失的防治对策,指出实施生态农业政策、优化氮肥管理、选育氮高效品种以及控制/缓释肥料的应用,将是今后农业生产的发展方向。

关键词农田氮素流失污染防治对策氮素是农作物从土壤中吸收数量最多的营养元素,氮肥的施用对提高农作物产量效果十分显著。

为实现作物高产更高产的目标,80年代以来氮肥的施用量迅速增长,目前中国已是世界上消费化肥最多的国家,施肥水平已位居世界前列,而肥料利用率却远远低于世界先进国家水平[1]。

氮肥的大量流失,不仅造成了经济上的巨大损失,而且严重地污染了环境,对人类健康构成了潜在的威胁。

因此,如何有效地控制农田氮素流失已是农业生产中迫切需要解决的问题。

1农田氮素流失对环境的污染有研究认为氮素施入土壤后,15N损失为33%~ 74%[2],残留土壤中的氮素占肥料氮的10%~40%[3]。

氮素的损失率高低与土壤类型、施氮量、氮肥品种等多种因素有关。

造成这些损失的原因主要归结为淋洗损失、硝化O反硝化损失、挥发损失以及地表径流损失。

以上各种途径损失的氮素主要从4个方面污染环境:进入地下水和地表水,造成地下水和地表水中N O-3O N,NO-2O N和N+4O N的富集外,以硝酸盐的形式在植物体内累积,降低食品和饲料品质,以气体的形式逸散到大气中,造成对大气的污染。

1.1对地表水的污染近年来,我国湖泊、水库的水质富营养化问题日趋严重,处于富营养化状态的湖泊和水库,大部分位于我国东部平原地区,特别是长江中下游密集型农业区。

对江苏太湖地区的地表水调查结果表明,各河流(均为缓河流)总氮偏量超标率88%~100%,湖水样总N含量超标率100%。

太湖97%面积的水体已经呈中富营养状态,使近几年大面积蓝藻爆发。

农田土壤氮素淋失摘要：农田氮素的流失，不仅造成化肥的利用率降低，农业生产成本上升，还对水环境造成污染，引起水体富营养化。

氮肥进人土壤后，其损失途径主要是氨挥发和反硝化。

本文讨论了农田氮流失对水体富营养化的贡献、农田氮流失途径及影响因素，并且提出了如何防止氮素淋失、控制水体富营养化的措施。

关键词：氮；淋失；富营养化；措施Nitrogen leaching In farmlandAbstract:Nitrogen leaching in farmland results in the low availability of fertilizer and the pollution of water invironment, eventually cause eutrophic. After applying nitrogenous fertilizer,its main loss ways are ammonia volatilization and denitrification. In this article , we report the contribution of nitrogen leaching to the eutrophic and leaching ways and its influence factors,and propose the measures to prevent nitrogen leaching and eutrophic.Key words: nitrogen;leaching; eutrophic.;measures氮素是人类提高粮食产量的巨大动力。

自六十年代“绿色革命”以来,大量的化肥进入农田，肥料提供了植物生长必需的营养元素，对保持作物高产稳产起了重要的作用，但是由施肥不当或过量施肥带来的环境污染问题也越来越突出，加上不合理的农业管理措施，导致作物利用率降低,氮素损失加剧，其中淋失作用被认为是氮素损失的重要途径之一，且农田氮流失引起的水体富营养化问题目前已受到人们的普遍关注。

大气沉降对农田土壤的养分损失研究随着工业化和城市化进程的加速，大气沉降作为一种环境现象引起了人们的关注。

大气沉降是指大气中的污染物随降水或干湿沉降的形式直接或间接进入土壤、水体和植被中。

而农田土壤作为农作物生长的基础，其养分的损失对农业生产和食品安全具有重要影响。

本文将探讨大气沉降对农田土壤的养分损失的研究情况及其影响。

首先，在大气沉降中，颗粒态和溶解态的污染物是主要的养分损失来源。

颗粒态污染物主要是指颗粒物和悬浮物，它们通常随降雨或降雪一同降落到土壤表面。

在大气沉降中，颗粒物中携带的养分如氮、磷等会被土壤吸附，使土壤养分的含量增加，但这一过程中也可能导致重金属等有害物质的积累，对土壤的健康产生潜在威胁。

溶解态的污染物则是与降水中的溶解性物质有关，下雨时，这些物质会随着水分渗入土壤，逐渐深入土层。

溶解态的污染物中含有的养分会增加土壤的肥力，但过高的含量可能对农作物生长产生不利影响。

其次，大气沉降对农田土壤的养分损失与土壤的理化性质紧密相关。

土壤质地、有机质含量、土壤孔隙结构等因素对大气沉降中养分的吸附和迁移起着重要的影响。

研究表明，粘性和高含水量的土壤更能吸附和保持大气沉降中的养分，而砂质土壤和过度排水的土壤则容易发生养分流失。

此外，土壤有机质的含量也会影响大气沉降养分的损失。

有机质富集的土壤更能固定养分，减少其流失的可能性。

因此，对于农田土壤养分的管理尤其需要注重改善土壤的物理和化学特性。

然而，大气沉降对农田土壤养分损失的影响也受到其区域性差异的影响。

不同地区的大气沉降组成和养分含量差异巨大，这导致了农田土壤养分损失的多样性。

一些研究表明，大气沉降中养分的损失主要集中在经济发达地区和工业区域，而农村地区受到的影响较小。

这与不同区域的产业结构和环境质量密切相关。

因此，针对不同地区的农田土壤养分管理策略也应有所区别。

对于农田土壤养分的损失问题，科学家们已经开展了一系列的研究。

从降水中收集沉降物样品，利用化学分析方法对沉降物中养分的含量和组成进行研究，得出了一些有关大气沉降对土壤养分损失的定量和定性结论。

稻田氮素损失途径及影响因素研究进展王磊㊀(河北省邢台水文勘测研究中心,河北邢台054000)摘要㊀为了满足我国不断增长的粮食需求量,未来一段时间内稻田氮肥消耗量仍会持续增加,但现阶段我国氮肥回收利用率仅为30%左右,针对我国稻田氮素损失量大的现状,概述了稻田氮素三大损失途径,即氨挥发损失㊁硝化反硝化损失和氮素淋溶㊁径流损失的现状及其环境效应,分析了农作措施㊁降雨㊁土壤类型及水稻基因型对稻田氮素损失的影响,结合近年来国内外学者的研究结果,提出了当前减少稻田氮素损失的对策,并对今后减少稻田氮素损失措施的研究提出展望㊂关键词㊀稻田;氮素损失;环境效益;对策中图分类号㊀S 19㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀文章编号㊀0517-6611(2024)01-0007-07doi :10.3969/j.issn.0517-6611.2024.01.002㊀㊀㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(OSID):Research Progress on Nitrogen Loss and Influencing Factors in Paddy FieldWANG Lei㊀(Xingtai Hydrographic Survey and Research Center of Hebei Province,Xingtai,Hebei 054000)Abstract ㊀In order to meet the growing grain demand in China,the consumption of nitrogen fertilizer in paddy fields will continue to increase in the future,but the nitrogen fertilizer recovery rate in China is only about 30%at this stage.In view of the current situation of large nitrogen loss in paddy fields in China,this paper summarized the current situation and environmental effects of three major nitrogen loss pathways in paddy fields,namely,ammonia volatilization loss,nitrification and denitrification loss,nitrogen leaching and runoff loss,and analyzed the effects of agricultural measures,rainfall,soil types and rice genotypes on nitrogen loss in paddy fields.Based on the research results of domes-tic and foreign scholars in recent years,this paper proposed the current countermeasures to reduce nitrogen loss in paddy fields,and prospec-ted the future research on measures to reduce nitrogen loss in paddy fields.Key words ㊀Paddy field;Nitrogen loss;Environmental effect;Countermeasures作者简介㊀王磊(1983 ),男,河北邢台人,高级工程师,从事水文与水资源㊁水质分析研究㊂收稿日期㊀2022-12-22;修回日期㊀2023-02-13㊀㊀氮素是作物生长发育所必需的营养元素,在作物产量和品质形成中起着非常关键的作用㊂氮素肥料的使用是农业生产中一个非常重要的组成部分,是促进农业持续发展的根本要素㊂据联合国世界粮农组织统计,中国是世界上最大的氮肥消费国[1-2],其中,全国氮肥用量的24.4%用于水稻生产[3],为了满足不断增长的粮食需求量,稻田氮肥消耗量仍在持续增加,如今我国单季稻氮肥平均用量为180.00kg /hm 2,比世界单位面积用量高75.00%[4],部分高产稻田的施用量甚至达到了270.00~300.00kg /hm 2,最高达到了350.00kg /hm 2,其中南方水稻氮肥平均用量为272.24kg /hm 2,比世界平均施氮水平(103.00kg /hm 2)高出164.30%,但氮肥回收利用率仅为30.00%左右;东北黑土区稻田氮肥损失率为30.00%~70.00%,化肥氮素只有22.20%~46.10%被水稻所利用[5]㊂大部分氮素通过各种途径损失到环境中,由此,引发一系列如大气温室效应㊁土壤和地下水污染㊁河流和湖泊水质富营养化等环境问题,不仅破坏生物正常的生长条件,同时也危害人类的健康[6-8]㊂水稻是我国最主要的粮食作物,随着我国人口的不断增长,对粮食的需求量日益增加,因此,研究稻田的氮素养分损失途径及其影响因素是一项十分紧迫的任务,急需认清氮素损失的机理,兼顾环境效益和经济效益,采取相应对策,减少氮素损失㊁降低其对环境的影响㊂该研究结合国内外学者对稻田氮素损失的研究,总结了稻田尺度的氮素损失途径,综述了农作措施㊁气候因素㊁土壤类型和水稻基因型等方面对稻田氮素损失的影响及调控机理,并提出了相应的应对策略,以期为深入研究稻田氮素损失及其对环境产生的影响提供参考㊂1㊀稻田氮素损失途径及环境效应1.1㊀氨挥发损失及环境效应㊀氨(NH 3)是大气中一种对大气环境和地表生态系统有重大影响的碱性微量气体[9-11],化肥使用和畜牧养殖是大气中最主要的2个NH 3排放源,在欧洲80.0%~95.0%的NH 3排放来自农业[12],我国是世界上农业大国,农业的持续发展离不开氮肥的利用,而氨挥发是稻田中氮肥最主要的损失途径[13-15],我国NH 3总排放量的53.3%来源于氮肥施用[9],其中稻田施用氮肥后,9.0%~40.0%的氮素以NH 3形式损失[16]㊂因此,稻田是氨气的一个大排放源,稻田尺度上氨气的挥发应引起足够重视㊂一般情况下,稻田施用氮肥后短时间内是NH 3挥发的高峰期,并且NH 3挥发量与施氮量呈正相关性[17]㊂稻田氨挥发受到多种因素的影响,主要包括气候条件(光照㊁湿度㊁降雨量)㊁土壤理化性质㊁农作措施等,并且年际间的氨挥发量存在明显差异[18]㊂从稻田中挥发出的氨气滞留在大气中可破坏大气层,一部分氨气可在大气中与酸性物质反应生成NH 4HSO 4和(NH 4)2SO 4,再经由干㊁湿沉降又进入陆地生态系统,如农田㊁森林㊁草原㊁江河湖泊等,导致水体富营养化和土壤酸化,同时积累在大气中的氨还可被氧化成N 2O 和NO,引起空气质量恶化,造成严重的环境污染㊂1.2㊀硝化-反硝化损失及环境效应㊀硝化-反硝化作用是稻田氮素养分损失的途径之一,稻田中大量氮素经由土壤硝化与反硝化作用转化成N 2O㊁N 2自土壤中逸出,不仅造成大量氮素养分的损失,产生的N 2O 进入大气后还会加速平流层臭氧的光解,从而破坏大气环境㊂影响土壤硝化与反硝化过程的主要因素包括活性氮的可利用性㊁还原物质(大多为活性安徽农业科学,J.Anhui Agric.Sci.2024,52(1):7-13㊀㊀㊀有机碳组分)的可利用性及氧气浓度等,这些因素随其他环境因素(如水分㊁pH㊁孔隙度等)的改变发生一定的变化[19]㊂稻田土壤硝化和反硝化产生的氧化亚氮(N2O)是仅次于二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)外最主要的人为温室气体,其100a尺度上的全球增温潜势是CO2的298倍[20],从长远来看N2O具有很强的增温效应㊂全球约70%的N2O源自土壤硝化和反硝化过程[21-22],一般认为稻田土壤是全球N2O 的重要排放源[23-34],这都源于农业生产中氮肥的大量投入,据估计,化肥氮消耗产生的N2O占N2O排放总量的74%[25],稻田排放的N2O占中国农田气体总排放的7%~11%[26]㊂因此,明确各类因素对稻田生态系统N2O排放的影响及其机制,对于减少氮素养分损失及减轻N2O排放造成的温室效应有很重要的意义㊂1.3㊀淋溶、径流损失与环境效应㊀稻田氮素淋失与径流损失是氮素损失的重要途径之一㊂栽种水稻的过程中,灌溉和排水都是不可避免的,往往由于排水㊁降雨形成的地表径流中携带有大量的氮素,地表径流引起的氮素损失分为2种,即土壤全氮的损失和土壤可溶性氮的损失,这些氮素随稻田径流进入地表天然水体中会引起严重的水体污染,以太湖地区为例,太湖流域正常降雨条件下农田氮的年总排放量为3.37ˑ104t,当太湖流域氮素流失率为11.0%时,每年进入水环境的氮素量为5.31ˑ104t,当流失率为20.0%时,每年进入水环境的氮素量为9.65ˑ104t[27],太湖稻麦轮作区稻季通过农田向水体排放的总氮占施氮量的11.4%左右,使得当地70.0%的河道受到污染,80.0%的河流水质达不到国家规定的地面三类水标准[28],因此,稻田氮素养分随径流损失造成环境污染的问题不容忽视㊂稻田土壤氮素淋失是指土壤中氮素随水垂直向下迁移至植物根系活动层以下而造成的损失[29],全球农业系统中人工施入的氮素有19%以硝态氮(NO3--N)的形态淋失,政府间气候变化委员会(IPCC)认为这一比例高达30%[30]㊂就我国开展的水稻氮素淋失研究发现,大多水稻土每年氮淋失在0.50~25.00kg/hm2,占施氮量的4.00%~8.00%,且淋失主要发生在水稻生长的早期[31-33],淋失液中NO3--N的含量最高,其淋失量占到了总氮淋失量的74.14%~79.44%[34-36], NO3--N进入水体会造成严重的地下水污染问题,这是导致地下水硝酸盐污染的重要原因,有学者对 江浙沪 16个县76个饮用水井水质的调查表明,NO3--N超标率达38.20%,而饮用水中硝酸盐浓度超过10.00mg/L就会给人和牲畜带来严重危害[37-38],损失的氮素不仅会对环境造成污染,还可能危害人体健康㊂因此,今后对这一方向研究应予以重视㊂2㊀稻田氮素损失的影响因素2.1㊀农作措施对稻田氮素损失的影响2.1.1㊀耕作方式对稻田氮素损失的影响㊂土壤的耕作在农业发展史上有着十分重要的地位[39],适宜的耕作方式不仅可以减少水土流失㊁提高土壤肥力,而且能够改善稻田生态环境㊁促进农业持续发展[40-41]㊂相关学者针对不用耕作方式对稻田氮素损失的影响进行了研究,我国水稻栽培种一般采用免耕㊁翻耕㊁旋耕的耕作方式,朱利群等[42]将免耕㊁旋耕与翻耕下的稻田氮素损失效应进行了对比,研究结果表明,免耕条件下稻田径流水中氮素养分的浓度最高,翻耕与旋耕均具有一定的减排作用,并且翻耕的减排效果更明显,这是因为翻耕有利于土壤的固肥作用,且使土壤微生物环境更有利于硝化作用的发生,进而使土壤吸收更多的氮素,只有部分不易被土壤吸附的NO3--N从田面径流中流失㊂Zhang等[43]研究表明,免耕较翻耕与旋耕会增加稻田N2O的排放,稻田氮素养分损失量大;虽然大量研究表明免耕增大了稻田氮素损失的风险,但有研究认为,秸秆还田条件下,相比于翻耕和旋耕,免耕能够有效减少稻田氮素以N2O形式损失[44],这可能是由于免耕条件下使土壤饱和导水率增加,从而加剧了氮素以NH4+和NO3-的形态淋失,使硝化与反硝化反应的底物减少,最终减少了以N2O气态形式损失的氮素量㊂因此,秸秆还田下不同耕作方式对稻田氮素损失的影响差异需要进一步研究㊂2.1.2㊀灌溉方式对稻田氮素损失的影响㊂水稻生育期的大部分时间,稻田田面一般都会有一定深度的水层,以利于水稻生长,由于水资源紧缺,为了节约稻田灌溉用水,提高水资源利用效率,多种灌溉节水技术(如控制灌溉㊁浅湿灌溉等)在农业生产中被广泛应用㊂一般认为,水田比旱地氮素损失量大,就是因为大量氮素随灌溉水渗漏淋失,姜萍等[45]的研究表明,相对于常规淹水灌溉,节水灌溉的总氮(TN)径流流失负荷减少了38.24%~52.01%㊁TN渗漏流失负荷减少了15.88%~42.06%㊂石敏等[46]在黑土区稻田的研究表明,在相同施氮量下,控制灌溉㊁浅湿灌溉较常规灌溉可以有效减少氮素淋失量㊂尹海峰等[47]研究发现,采用控制灌溉会显著提高稻田渗漏水中NO3--N浓度,但稻田渗漏水总量较少,总体来说减少了稻田氮素以NO3--N形态的损失量,证明控制灌溉可以有效减少稻田的氮素淋失㊂研究表明,非淹灌条件下水稻生育期内稻田N2O排放显著增多[48-49],淹灌下稻田土壤不会长期处于干湿交替的状态,减弱了土壤硝化和反硝化作用,从而减少了氮素以气态形式损失[50-51]㊂王孟雪等[52]研究了不同节水灌溉对稻田N2O排放的影响,发现并非所有非淹灌条件下稻田N2O排放均显著增多,控制灌溉模式和湿润灌溉模式均具有减少稻田氮素损失的作用,且减少的幅度因水分管理方式的不同而有所差别,而间歇灌溉模式下会显著提高稻田N2O排放,增加稻田氮素损失㊂随着水资源的日益短缺,污水资源化的问题受到许多学者的关注,已有研究表明,将生活污水处理后用于农田灌溉,既可以节约水资源,又可以达到养分回用的目的㊂徐珊珊等[53]利用原状土柱模拟试验,研究了生活污水灌溉对麦秸还田稻田田面水铵态氮浓度㊁稻田氨挥发损失的影响㊂研究结果表明,田面水NH4+-N浓度与氨挥发通量呈极显著的正相关关系,同时麦秸还田增加了田面水NH4+-N浓度,而污水灌溉则显著降低了NH4+-N浓度,这与马资厚等[54]的研究结果一致,采用污水灌溉可以降低稻田氮素径8㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年流流失风险,并且显著减低了整个稻季累积氨挥发量,从而减少了稻田氮素的损失㊂2.1.3㊀氮肥管理对稻田氮素损失的影响㊂施用氮肥是保证水稻产量的关键,这导致稻田有较高的氮素损失风险㊂就化肥种类来说,尿素是我国最常用的一种肥料,施用尿素较施用无水氨㊁铵态氮肥㊁硝酸钙㊁硝酸铵等肥料,稻田氮素气态损失量较少[55-56]㊂在此基础上,敖玉琴等[57]以普通尿素和氯化铵为对照,研究了脲胺氮肥对太湖地区稻田氨挥发的影响,研究结果表明,不同品种的氮肥氨挥发损失差异明显,且相较于尿素与氯化铵,脲胺在整个稻季中氨挥发量最低,证明施用脲胺有利于减少氮素以氨挥发的形式损失㊂近年来,缓控释肥的使用越来越引起人们关注,在华南稻田的研究中发现,在施氮量150kg/hm2条件下,施用不同类型氮肥稻田土壤N2O季节排放总量表现为:控释肥>尿素>缓释肥[54],表明使用缓释肥料可以减少氮素的损失㊂为了追求产量,我国平均施氮量远高于规定施氮量,大量氮素没有被作物所吸收,以不同形式进入环境中,给生态环境的稳定造成了很大的压力㊂其中氨挥发损失的氮素占总施氮量的一半以上,氨挥发量与施氮量密切相关,因此应注意科学施氮,拒绝过量施肥㊂王淳等[58]对双季稻连作下施氮量对氮素氨挥发损失的影响研究表明,在一定的施氮范围内,同一个生育阶段,随着施氮量的增加氮素的氨挥发损失量是呈递增趋势的,且整个生育期内氨挥发损失量㊁损失率与施氮量呈线性增长关系,邓美华等[59]的研究表明,不同施肥量处理氨挥发损失积累量是施氮量的26.4%~57.3%㊂这与对巢湖稻麦轮作下稻田氨挥发的研究结果一致,且当水稻施氮量超过一个阈值时,氨挥发总量将跃增,因此,为了减少稻田氮素损失,应注重减少施氮量㊁科学施氮㊂施肥方式是影响稻田氮素损失的重要因素之一,特别是化肥减施㊁有机肥与无机肥配施对稻田氮素损失的影响引起了许多学者的关注㊂吴俊等[60]研究了不同减量施肥条件下稻田氮素径流损失情况,研究表明减量化肥处理年度累计流失负荷较对照处理下降了6%~53%,减施化肥能够明显降低氮素的流失负荷,但对水稻产量有一定影响㊂有研究表明[61],无机有机肥料配施能加速水稻分蘖,促进水稻的生长㊂叶静等[62]在杭嘉湖地区研究了有机无机肥配施下稻田氮素的损失情况,该研究证明无机肥配施一定量的有机肥可以满足水稻整个生育期对养分的需求,不仅能增产,还能减低化肥的用量㊂廖义善等[63]构建了氮素损失模型并计算了不同有机肥配施化肥处理下稻田氮素损失量,评估了不同施肥方式的农学利用率及其环境效益,得出了经济效益㊁环境效益俱佳的化肥配施有机肥的施用方案,可为稻田氮素损失综合防控提供参考㊂2.2㊀降雨对稻田氮素损失的影响㊀稻田氮素损失与降雨关系密切,在降雨条件下,氮素极易通过径流与淋溶损失,损失的氮素汇入河流㊁湖泊会引起水体富营养化,危害水体环境,因此,定量研究氮素的各种转化和去向对非点源污染的防治尤为重要㊂闫建梅等[64]基于天然降雨情况研究了坡耕地在不同施肥和耕作模式下氮素流失规律,研究发现,施肥有助于减少氮素的径流损失量,但并没有对天然降雨下稻田氮素的运移及损失形态进行详细研究,并且天然降雨条件下,降雨强度等条件很难调控,研究难度较大㊂因此,大多利用人工降雨模拟试验来进行研究,近年来国内外学者利用人工降雨模拟技术对氮素流失规律及氮素在土壤中的运移特性[65-67]进行了大量研究㊂杜国强等[68]利用室内模拟降雨条件研究了施用不同肥料后,由降雨引发的氮素淋溶损失现象㊂研究表明,随着降雨的发生,硝态氮随水分入渗进入土壤内部,但被土壤吸附的量较少,大量硝态氮随降雨渗入土壤深处,甚至进入地下水体中,导致地下水体中硝酸盐含量超标㊂针对过去对降雨条件下氮素损失形态研究较模糊的问题,卜洪龙等[69]研究了降雨条件下各形态氮素在地表径流㊁壤中流及淋失中分配的问题,详细研究了降雨对各形态氮素损失的影响㊂研究表明,不同雨强下横向地表径流总氮㊁硝态氮和铵态氮流失比例均超过90%,远大于相应雨强下的壤中流与入渗流失的比例,证明横向地表径流是各形态氮素流失的主要途径,研究同时还表明了当降雨强度由65mm/h增大至120mm/h时,地表径流造成的氮素流失增加到2.42~2.67倍,淋失的氮素量增加到1.42~2.33倍,因此,降雨强度主要对氮素的地表径流损失量影响较大㊂2.3㊀土壤类型与理化性质对稻田氮素损失的影响㊀一方面,土壤类型的差异会显著影响作物-土壤系统氮素表观损失[70-71]㊂Sogbedji等[72]对砂壤土的研究表明,由于砂壤土土壤空隙较大,土壤黏粒含量低,土质疏松,导水性较好,且土壤本身的全氮含量较高,因此土壤的固氮能力有限,氮素极易以氨挥发及硝态氮淋失的方式损失,即使在最佳的田间管理条件下也不例外,并且在相同农作措施下,砂壤土的氮素表观损失量显著高于黏土㊂冯国忠等[73]对黑土和风砂土进行了对比研究,在相同施氮量下,作物收获后黑土0~100cm 土层各形态氮素残留量高于风沙土,随着施氮量的增加,风沙土的氮素损失量显著高于黑土;而质地黏重的黏质土,土壤黏粒和腐殖质含量较高,对NH4+的吸附能力较强,可以有效降低土壤液相中NH4+的浓度,因此可以有效减少氮素以氨挥发的形式损失的量[74]㊂另一方面,土壤理化性质也间接影响着稻田氮素损失,其中,土壤pH是一个主要的影响因素,研究发现,肥料氮素以NH3形态挥发损失量与土壤pH呈正相关性[75],并且土壤的硝化作用随pH的增加而增强,从而增加稻田的氮素损失[76],不同地区土壤pH具有差异性,北方及中部地区土壤pH高于南方土壤,并且土壤pH与当地所处海拔呈负相关性㊂有研究表明,较高碳氮比的土壤氮素损失较少,这可能是因为较高的碳氮比可能有较高的C输入,使土壤微生物量增加,更多的铵态氮被土壤固定,从而减少了氮素的损失[77]㊂2.4㊀水稻基因型对稻田氮素损失的影响㊀不同基因型水稻品种对氮素的吸收利用存在一定的差异[78],固氮能力强的水稻可以吸收利用大量土壤及施入肥料中的氮素,提高产量952卷1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王磊㊀稻田氮素损失途径及影响因素研究进展的同时还能够减少无用氮素的损失㊂因此,筛选培育高氮素利用率的基因型的水稻是减少稻田氮素损失㊁降低环境污染的有效途径㊂陈明霞等[79]研究认为,不同基因型的水稻生育期内氨挥发效率存在较大差异,且当环境中的氮浓度较高时,不同基因型水稻植株冠层的氨挥发效率差异更大,这与Schjoerring等[80]采用其他基因型进行研究的结果相同㊂戢林等[81]发现,施氮水平对氮高效利用基因型水稻氮素利用率影响显著,这是因为氮高效基因型水稻较氮低效基因型水稻具有较大的根干重㊁根系体积㊁总吸收表面积和活跃吸收表面积,有助于水稻吸收固定氮素,减少氮素的损失,且氮高效型水稻植株内氮含量高,硝酸还原酶活性也就相应较高,有利于水稻体内氮素的同化利用[82]㊂3㊀减少稻田氮素损失的对策3.1㊀加强新型肥料的研究与利用㊀我国大部分地区稻田施用的是传统的氮肥,如尿素㊁碳氨等,这些肥料在土壤中留存时间极短,并且极易流失到环境中,引发环境问题,同时有养分供给与作物需求不一致的问题存在㊂因此,为了有效减少稻田氮素的损失㊁提高氮肥利用率,应着重研发新型肥料㊂为了实现对肥料养分释放的调控,各类缓控释肥不断涌现,由于缓控释肥肥料养分释放相对缓慢,有效降低了施肥前期土壤中铵态氮和硝态氮的含量,从而避免了大量氮素以N2O和氨气的形态损失㊂纪洋等[83]研究认为,与施用普通尿素相比,施用控释肥料能显著降低稻田N2O排放,整个生育期内N2O减排量超过40%㊂施用了控释肥料的土壤反硝化损失的氮素量比施用尿素的处理低了13.83~ 14.41mg/kg[84]㊂施用控释肥料还可以在一定程度上减少氮素的径流损失,纪雄辉等[85]对洞庭湖区双季稻的研究表明,施用控释氮肥后氮素径流损失量比施用尿素的处理减少了24.5%;不仅如此,在不同土壤中施用控释氮肥均起到了减少氮素损失作用,在不同降雨模式下有效推迟了不同类型土壤径流硝态氮和铵态氮流失高峰的出现,显著降低了降雨初期稻田土壤径流硝态氮和铵态氮的损失量;对施用控释肥料后土壤淋溶液的检测表明,淋溶液中NO3--N浓度最高为0.83mg/kg,表明施用控释肥料稻田氮素淋失的量较少[86]㊂众多研究均证明施用控释肥料可以在多途径上减少稻田氮素的损失㊂3.2㊀改良或优化现有施肥方式㊀农业生产中传统施肥方式是将肥料直接施于土壤表层,然而由于肥料与土壤接触面小,土壤对肥料中氮素吸收固定量有限,从而使施肥后短时间内土壤表层或水层NH4+浓度急剧升高,使得大量氮素以氨气的形式挥发损失㊂针对这种情况,有学者提出氮肥深施的方法,研究表明,在同一施肥量下,氮肥深施氨挥发量远小于氮肥表施的挥发量,且表施氮肥的氨挥发量约是深施氮肥的1.96倍[87];研究了不同施肥深度对氮素损失的影响后发现,施肥深度为5.0cm时,氮素氨挥发损失显著降低,当施肥深度大于7.5cm时,氨挥发损失量极微[88-89]㊂徐万里等[90]的研究表明,当施肥深度为10和20cm时氨挥发累积量远小于肥料表施;但是氮肥深施会引起深层土壤中硝态氮和铵态氮含量过高,这些形态的氮素有可能通过淋溶进入地下水体中引发环境问题,这一方面的风险有待研究评估㊂过量施用氮肥导致大量氮素损失到了环境中,从而产生一系列环境问题,因此,在不影响水稻生产条件下,减少氮肥使用量,降低氮素的损失及对生态环境的影响,是农业可持续发展的需要㊂研究表明,适量减施氮肥可以有效减少氮素的损失,但减少了氮素的供给可能会对水稻的产量等造成微小影响[91]㊂水稻秸秆是一类极其丰富的可再生有机资源,但这类资源浪费问题日益凸显,水稻秸秆还田能为土壤提供丰富的氮㊁磷及有机碳,与氮肥减量配施可弥补减施氮肥造成的氮素供给不足的问题㊂太湖流域稻田长期检测试验表明,减少10%氮肥施用量配合秸秆还田,可以在保证水稻高产稳产的基础上,显著减少稻田地表径流氮素损失量,在增加水稻生产效益的同时,还提高了稻作的生态效益[92];秸秆还田还会改变土壤的C/N,从而影响硝化反硝化细菌对土壤氮素的利用,进一步影响土壤硝化反硝化作用[93],这一机理需要进一步研究㊂作物秸秆是有机肥的一类,有研究证明,无机有机肥配施可以提高有机氮比例,使土壤固氮能力提高,从而减少氮素损失[94],邵兴芳等[95]的研究得出了相同的结果,有机无机肥配施还可提高耕作后土壤的肥力;在施氮量相同的情况下,施用有机肥还可以减少稻田水和渗漏水的氮素浓度,减少氮素的损失[96]㊂3.3㊀开发利用新型土壤增氧灌溉方式㊀稻田传统灌溉方式大多采用淹灌,这会导致稻田土壤长期缺氧,低氧胁迫下土壤微生物利用NO3-代替氧气作为电子受体,在一系列反硝化酶的作用下产生大量N2O和NO,造成大量氮素损失[97],可见稻田氧环境对于促进水稻生长和减少氮素损失有着重要意义㊂目前,国内外学者开发研究了许多新的灌溉方式,如:稻田干湿交替灌溉㊁厢沟灌溉㊁畦沟灌溉等,这些灌溉方式可以增加土壤的通气性,有效改善土壤的氧环境,但是由于许多因素的限制,这些灌溉方式很难大面积推广应用㊂许多研究表明,施用 氧肥 (过氧化钙㊁过氧化尿素)或采用微纳气泡水增氧灌溉方式可以有效改善水稻根际氧环境,减少氮素的损失[98-99]㊂胡继杰等[100]研究了施用过氧化钙㊁微纳气泡水增氧灌溉和表土湿润灌溉3种增氧方式对水稻氮素利用率及产量的影响,研究表明,施用过氧化钙和微纳气泡水增氧灌溉均提高了稻田土壤的氧化还原电位,不仅降低了稻田土壤氮素的反硝化损失,而且提高了水稻产量㊂3.4㊀利用新型环境功能材料㊀生物炭作为一类新型环境功能材料,是作物秸秆等有机物及其衍生物在完全或部分缺氧的条件下,在高温下经过一系列反应生成的固态物质[101],广泛应用于温室气体减排和土壤改良等方面,为解决农田氮素流失和土壤功能退化提供了新的思路[102]㊂研究表明,添加生物炭条件下,田面水中NH4+-N和NO3--N及TN含量在水稻整个生育期内呈下降趋势[103],且施用生物炭可以减缓土壤水分的移动,进而减少水分携带硝态氮等的淋失[104],添加生物炭的土壤氧环境得到了改善,有效减少了稻田氨挥发01㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年。

农田氮损失与全球温室气体排放量关联分析概述：随着全球人口的不断增长和农业生产的扩张，农田氮损失问题逐渐引起人们的关注。

氮是植物生长的关键营养元素，但过量的氮排放对环境产生负面影响，特别是通过转化成温室气体，如氧化亚氮（N2O）和氨（NH3）。

因此，了解农田氮损失与全球温室气体排放量之间的关系对于制定有效的环境保护政策至关重要。

农田氮损失及其影响：氮在农业生产中的利用效率不高，一部分氮会通过淋溶、挥发和农田排水进入水体，而另一部分则通过生物转化过程转换为温室气体。

这些温室气体的释放对全球气候变化产生重要影响。

农田氮损失主要包括两种形式：氧化亚氮和氨。

氧化亚氮是一种强大的温室气体，其约有300倍的暖化潜能。

它主要来源于氮肥的施用和有机肥料的分解过程。

氧化亚氮的排放不仅加剧了温室效应，还对臭氧层和大气质量产生负面影响。

氨是另一种主要的氮损失形式，主要来自于尿素、牲畜粪便和农业废弃物的分解产物。

氨释放对大气中的酸碱平衡、大气颗粒物的生成以及能见度等方面都有重要的影响，同时也会降低土壤氮的利用效率。

关联分析及结果：多项研究表明，全球温室气体排放量与农田氮损失之间存在着密切的关联。

根据国际研究组织的估算，农业活动导致的氧化亚氮排放约占全球温室气体排放总量的10%左右。

此外，农田氮损失还对水体质量和生物多样性产生负面影响，进一步加剧了氮排放的环境问题。

关联分析研究还指出，氮管理措施对减少氮损失和温室气体排放具有积极的影响。

例如，适量施肥和有效利用肥料，可以降低过量氮的排放量。

还有其他措施，如改善农田排水系统，利用转基因作物等，也可以减少农田氮损失。

然而，要实现有效的氮管理和减排，需要全球范围内的合作和政策支持。

政府可以通过扶持农民采取可持续的农业实践和技术创新，鼓励使用节氮肥料和农田水管理等方法，从而减少农田氮损失和温室气体排放。

此外，开展宣传教育活动，提高农民和公众对农田氮损失及其环境影响的认识，也是重要的工作。

文章编号:　1001-4675(2009)03-0306-06环境养分及其在生态系统养分资源管理中的作用———以大气氮沉降为例3刘学军,　张福锁(中国农业大学资源与环境学院,北京　100193)摘　要:以大气氮素沉降为例,对环境养分的概念、研究方法、数量及其与人为活性氮排放的关系进行了阐述。

总结文献资料发现,大气氮素干湿沉降等环境养分已经成为我国农田及自然生态系统一项重要的养分资源,其数量高达1.8×107t/a,相当于全国氮肥用量的60%。

因此,通过养分资源综合管理,充分利用好这一环境养分资源是实现我国农田及自然生态系统可持续发展的关键所在。

关键词:大气沉降;氮素;环境养分;生态效应;资源管理中图分类号:X171.1 文献标识码:A 随着人类活动导致的全球环境问题的加剧,环境养分或环境来源养分也日益引起人们的关注〔1-2〕。

什么是环境养分?环境养分与人类活动究竟存在怎样的关系?如何认识环境养分对生态系统,尤其是农田生态系统的影响?这一系列的问题需要我们给出科学的认识,进而为更好地利用环境养分、避免其负面生态效应提供科学依据。

本文将以大气氮素沉降为例,对环境养分的概念、研究方法、时空分布特征及其在农田养分管理中的作用做一系统的介绍,以期达到抛砖引玉的效果。

1　环境养分概述环境养分是指来自大气圈、水圈和岩石圈,通过物理、化学或生物学过程进入陆地和水生生态系统的各种养分的统称。

具体而言,环境养分包括大气沉降、灌溉水、生物固氮以及种子或秧苗等带入的营养元素,它与土壤养分、肥料养分一起构成了植物养分的三大来源〔3〕。

从元素组成上看,环境养分包括氮、磷、钾和各种微量元素,但从数量和影响来看,氮和硫是两种最为重要的环境养分,大气干湿沉降是这两种环境养分的主要来源。

鉴于氮素既是非常重要的植物营养元素,同时又是环境污染元素,因此,本文将通过对大气氮素沉降的分析来对环境养分的来龙去脉有一深入的了解。

大气氮沉降是指各种含氮化合物通过湿沉降(降雨)和干沉降形式从大气中移出并降落到地表的过程,这些含氮化合物包括各种无机形态(如铵态氮、硝态氮)和有机形态(如尿素、氨基酸、过氧化硝酸酯)的氮素〔4〕。