脲醛肥料对土壤N2O排放及氮素平衡的影响

2015-01-06 00:38樊小林
关键词:损失量淋溶气态

李 飞,樊小林

(华南农业大学 资源环境学院,广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心,广东 广州 510642)

脲醛肥料对土壤N2O排放及氮素平衡的影响

李 飞,樊小林

(华南农业大学 资源环境学院,广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心,广东 广州 510642)

【目的】 研究脲醛肥料对土壤N2O排放及氮素去向与平衡的影响,为脲醛肥料的应用提供理论依据。【方法】 2013年9-12月,采用微型渗漏计-静态气箱法,在栽培3季不同叶菜(第1季小白菜、第2季菜心、第3季芥菜)的条件下,以不施氮肥为对照,设置3种脲醛肥料(UF1、UF2、UF3,其活性指数(AI)分别为50.8%,67.4%,83.3%)一次性施用、尿素一次性施用、尿素分次施用、脲醛肥料UF2与尿素混合一次性施用共6个处理,研究了脲醛肥料对N2O排放、淋溶损失、土壤残留、植株吸收以及其他表观损失量的影响。【结果】 与尿素一次性施用处理相比,无论脲醛肥料AI高低,脲醛肥料一次性施用、脲醛与尿素混合一次性施用和尿素分次施用均能够显著降低N2O排放峰值和累积排放量,各处理N2O气态氮素损失量依次为尿素一次性施用>脲醛与尿素混合一次性施用>尿素分次施用、AI高的UF3一次性施用>AI中和低的UF2、UF1一次性施用,3种脲醛肥料处理的N2O气态氮素损失量为2.32~4.40 g/m2,仅为尿素一次性施用处理N2O气态氮素损失量的33.1%~62.9%。脲醛肥料处理的土壤氮素残留量占总氮量的45%以上,较尿素处理提高了32.1%~34.0%。施用脲醛肥料后减少了氮素淋溶损失量和其他表观损失量,分别较尿素一次性施用处理减少32.6%~54.0%和52.4%~83.9%。脲醛肥料在一次性施用的情况下,植株氮素吸收量等同于尿素分次施用,显著大于尿素一次性施用。【结论】 施用脲醛肥料能够明显改变氮素平衡,有利于氮素的植物吸收和土壤残留,而减少氮素的淋溶损失、气态损失及其他表观损失,不仅有利于环境保护,而且有利于提高肥料的利用率。

脲醛肥料;N2O排放;氮素植物吸收;土壤残留;氮素损失;氮素平衡

为了解决氮肥利用率低、氨挥发、硝化-反硝化、淋洗和径流损失严重等问题[1-4],近十多年来我国政府、研究工作者及企业投入了大量的人力、物力和财力研发缓控释肥料[5-6],其中华南农业大学植物油包膜尿素[6]、山东农业大学硫包衣尿素以及沈阳应用生态研究所的稳定性肥料[7]等已经实现了产业化。近年来,以尿素和甲醛在一定条件下经过化学缩合生成的脲醛缓释氮肥越来越受到市场的青睐,一方面因为脲醛缓释氮肥为化学稳定性肥料,其主要成分为冷水不溶氮、热水不溶氮和少量游离氮,氮肥速效、缓效、长效相结合,供肥与作物需求基本吻合,可满足作物不同生长期的需求;另一方面因为脲醛肥料为化成缓释氮肥,肥料无包膜,氮素依赖土壤微生物分解而供肥,分解无残留,不污染土壤。

脲醛缓释氮肥早在1955年由EI Dupont De Nemours and Company和Nitroform Corporation开始投产,并已广泛应用于高尔夫球场、草坪[8-9]以及大田作物[10-11],迄今为止是一种普遍应用的缓释长效氮肥。我国对脲醛肥料的研究起步较晚,目前关于其应用仅限于在农业生产中的效果研究,曲均峰等[12-13]在香蕉和菠萝上进行脲醛缓释肥料的肥效试验,结果表明在减少施肥次数的情况下,与常规尿素相比脲醛缓释肥料能够提高香蕉和菠萝的产量,且能在一定程度上改善菠萝的品质;陈易飞等[14]研究指出,与等氮量尿素相比,稻、麦两年轮作期间脲醛肥料氮利用率提高了12.2%,稻、麦增产明显;黄丽娜等[15]对连续2季小白菜的试验发现,脲醛肥料的施用具有持续供肥的效果,能明显提高两季小白菜的产量和氮肥利用率。综上说明,脲醛氮肥在作物生长期具有缓慢分解而持续提供氮素养分的作用和效果[16-17],但是由于对脲醛肥料氮肥损失和污染的研究报道不多且不系统,有人甚至质疑脲醛肥料的施用会导致环境问题,因此有必要对脲醛缓释肥料的氮素去向和安全性能加以研究。为此,本试验以3种活性指数(AI)的脲醛肥料为材料,研究脲醛肥料的氮素去向和平衡,特别是其N2O的排放以及环境效应,以期为脲醛缓释氮肥在农业上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2013年9-12月在华南农业大学温室基地开展,供试土壤为菜园土、生土和椰糠按体积比1.5∶1.5∶1混合的土,其农化性状如下:pH值6.13,EC 274.5 μS/cm,有机质16.62 g/kg,全氮 0.57 g/kg,速效氮26.81 mg/kg,速效磷63.16 mg/kg,速效钾88.14 mg/kg。供试容器为直径25 cm、高度27 cm、底部安装淋溶液收集器、内壁为PVC管的微型渗漏计,PVC管上部漏出水泥池,周围密封,以备作物生长期收集NxO气体。每渗漏计装土12.5 kg。气体采集箱为长×宽×高=600 mm×500 mm×900 mm的专用有机玻璃箱。供试植物为华南地区主栽蔬菜小白菜、菜心和芥菜。

供试肥料:供试氮肥包括3种AI的释尔富牌脲醛肥料(其养分性能见表1)及尿素(N含量为46%),磷肥为普通过磷酸钙(P2O5含量为12%),钾肥为硫酸钾(K2O含量为52%)。

表1 3种供试脲醛肥料的养分特性Table 1 Characteristics of urea-formaldehydes used in the study %

注:TN为总氮;CWSN为冷水可溶氮;CWIN为冷水不溶氮;HWIN为热水不溶氮;AI表示活性指数,AI=(冷水不溶氮-热水不溶氮)/冷水不溶氮×100%。

Note:TN.Total N;CWSN.Cold water soluble N;CWIN.Cold water insoluble N;HWIN.Hot water insoluble N;AI.Active index,AI= (CWIN-HWIN)/CWIN×100%.

1.2 试验设计

研究采用等氮量多因素对比试验设计,根据季节变化开展了连续种植3季不同叶菜试验,第1季移栽小白菜、第2季移栽菜心、第3季移栽芥菜,移栽时间分别为2013-09-19、2013-10-19、2013-11-23,生长期分别为26,26,39 d,每渗漏计移栽3株。试验处理分别是3种脲醛肥料UF1、UF2、UF3作为基肥一次性施用(记为T1、T2、T3),UF2和尿素混合(脲醛氮与尿素氮分别占总氮的40%和60%)作为基肥一次性施用(T4),尿素作为基肥一次性施用(T5),尿素分次施用(T6,其中60%为基施,其余40%分2等份分别于第2季和第3季叶菜移栽1周后环施于表层土壤),同时设无氮对照(CK),每处理4个重复。施氮量均为0.4 g/kg,氮磷钾配比为2∶0.5∶1。根据试验处理,除T6中有2次氮肥追施外,其余处理氮、磷、钾肥与土壤混匀作基肥一次性施用。

1.3 样品采集与分析

1.3.1 N2O的采集与测定 叶菜移栽后第2天,采用密封式静态箱法采集N2O样品[18-19],每次采气均在上午的07:30-10:30进行,前2周每2 d采集1次,以后每3~5 d采集1次,采集的气体及时带回实验室,用气相色谱仪Trace GC 2000进行N2O测定分析[19],当天采气当天测定,当测定无N2O气体排放时即停止采气。

1.3.2 淋溶液的收集与测定 模拟华南地区田间降雨,采用间歇淋溶法,蔬菜种植期间共淋溶4次,前2次每20 d、后2次每25 d以土壤饱和含水量的20%进行淋溶,即淋溶前一天下午浇水至土壤水分饱和,淋溶时以土壤饱和含水量的20%进行浇水,淋溶大概2 h,无液体流出时记录淋出液体积,分取样品带回实验室测定铵态氮和硝态氮,二者之和即为矿质态氮(Nmin)含量,除淋溶期间外,土壤水分保持为饱和含水量的60%。

1.3.3 植株氮素含量测定 每季叶菜全部收获后在75 ℃下烘干至恒质量,称质量后粉碎并做好标记,消煮测定氮含量。

1.3.4 土壤氮素残留测定 试验结束后,采集部分土样风干、粉碎、过筛,消煮测定土壤氮素含量。各部分氮含量均用连续流动分析仪(AA3)进行测定。肥料各部分氮素去向计算式如下:

N2O排放损失量=施氮处理N2O排放损失量-无氮处理N2O排放损失量;

氮素淋溶损失量=施氮处理淋溶损失量-无氮处理淋溶损失量;

蔬菜吸氮量=施氮处理蔬菜吸氮量-无氮处理蔬菜吸氮量;

土壤氮素残留量=收获期施氮处理土壤全氮量-无氮处理土壤全氮量;

氮素表观损失量=肥料氮素总量-蔬菜吸氮量-N2O排放损失量-氮素淋溶损失量-土壤氮素残留量;

氮素表观损失率=氮素表观损失量/肥料氮素总量×100%。

1.4 数据处理

采用Excel 2007和SPSS 13.0软件对数据进行整理与统计分析,用邓肯式新复极差法(DMRT)对相关数据进行方差分析和差异显著性检验(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 脲醛肥料对N2O日排放通量的影响

从图1可以看出,尿素全量一次性施用处理(T5)的N2O排放峰值明显高于其他处理,其排放通量峰值为32.55 mg/(m2·h),其余处理均低于25 mg/(m2·h),其中T5排放峰值为3种脲醛肥料处理的1.60~2.19倍,说明一次性施入等量氮的情况下,脲醛氮肥能明显降低N2O的排放。

图1还显示,脲醛与尿素配施处理(T4)也能够明显降低N2O的排放高峰,说明即使以部分脲醛氮肥取代尿素也能够在一定程度上降低N2O的排放峰值。尿素分施处理(T6)由于第1季仅施用了60%的氮素,相对于T5也能明显降低N2O排放峰值。纵观3季叶菜生长期N2O排放通量可知,N2O排放通量随着时间的延长整体呈先升高后降低的趋势。叶菜生长期N2O共有6个排放高峰,其中第1个峰值较小,T1-T3处理出现在施肥后第5天,为2.37~2.76 mg/(m2·h),T4-T6处理出现在施肥后第7天,为4.96~6.51 mg/(m2·h);第2峰值各处理出现在施肥后的第15-19天,这是由于正常补水的缘故;第3个高峰出现在第1次淋溶后的第6天,即施肥后的第26天,第4-6个N2O排放峰值均在淋溶后的1周内出现,而每次淋溶后都会出现1个排放低谷,说明土壤淹水不都利于N2O排放,而适宜的含水量有利于N2O排放。6个N2O排放高峰中,前4个主要排放峰值的最大者均为尿素或尿素与脲醛肥料混合处理,可见水溶性肥料(尿素)即使是减量施用,也能产生大量的N2O排放。

图1 不同肥料对N2O日排放通量的影响
Fig.1 Effects of different fertilizer treatments on daily N2O emission

2.2 脲醛肥料对N2O累积排放量的影响

N2O的累积排放曲线是作物生长期肥料氮素N2O排放通量和时间综合的结果,各施肥处理N2O累积排放曲线见图2。

图2 不同肥料对N2O累积排放曲线的影响
Fig.2 Effects of different fertilizer treatments on N2O cumulative emission

从图2可以看出,各个施肥处理N2O的累积排放均呈“S”型曲线,在施肥后前20 d各处理N2O累积排放量增长较为缓慢,其中T4和T5处理的N2O累积排放量稍大于脲醛肥料处理;20 d之后各施肥处理N2O的累计排放量迅速升高,排放主要集中在20~60 d,此时正是各肥料处理N2O累积排放曲线产生明显分离的时期,也反映了肥料的环保效应。T5处理N2O累积排放量的曲线斜率最大,即单位时间内N2O的排放量最高;其次是T4处理;而T1、T2、T3处理的斜率均较小。可见水溶性肥料(尿素)易于在土壤中矿化并发生硝化-反硝化作用,而脲醛肥料由于其微溶、可溶性氮素含量低,从而减缓了氮素矿化、硝化-反硝化作用,N2O的排放也因此降低。60 d之后,由于植株吸收和氮素淋溶损失的双重作用显著降低了土壤中的可矿化氮,N2O累积排放量曲线趋于平缓,即几乎无N2O的排放。

2.3 脲醛肥料对N2O气态氮素损失量的影响

不同肥料对N2O气态氮素损失量的影响见图3。

图3 不同肥料对N2O气态氮素损失量的影响 图柱上标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),多重比较采用Duncan’s新复极差法(DMRT),下图同Fig.3 Effects of different fertilizer treatments on N2O cumulative emission Different lowercase letters mean significant difference atP<0.05 level based on Duncan’s New Multiple Range Test (DMRT).The same below

图3表明,不同肥料处理间N2O气态氮素损失量有明显差异。脲醛肥料处理(T1、T2、T3)N2O气态氮素损失量均较小,明显低于尿素一次性施用处理(T5),前者的损失为2.32~4.40 g/m2,而后者高达6.99 g/m2。脲醛肥料与尿素配合施用处理(T4)N2O气态氮素损失介于T1、T2、T3与T5之间,进一步说明脲醛肥料的施用能够减少N2O气态氮素损失,其中3种脲醛肥料活性指数(AI)不同,其N2O气态氮素损失也有所不同,当AI由50.8%上升到83.3%时,N2O氮素气态损失量也随之增大,且T1、T2与T3差异显著。等氮量施肥的情况下,尿素分次施用处理(T6)也能够减少N2O气态氮素损失,其原因在于尿素分次施用避免了一次性施入过量氮素造成的土壤溶液中氮素含量过高,从而减小了N2O排放峰值及其造成的气态氮素损失。综上所述,脲醛肥料的施用能够减少因N2O排放而造成的氮素气态损失,并且脲醛肥料一次施用减排的效果等同或者优于尿素多次施用,脲醛肥料N2O气态氮素损失随着AI的降低而减少。

2.4 脲醛肥料对氮素淋溶损失的影响

由表2可以看出,尿素一次性施用处理(T5)的氮素淋溶损失总量高达34.05 g/m2,显著高于其他处理。与T5相比,施入AI不同的3种脲醛肥料均能够明显减少氮素的淋溶损失,其淋溶损失量仅为15.67~22.93 g/m2,并且随着AI的降低,氮素淋溶损失量总体也相应减少。脲醛肥料部分取代尿素处理(T4)在一定程度上也能降低氮素的淋溶损失,充分说明脲醛肥料能够降低氮素的淋溶损失。就单次淋溶损失而言,T5氮素损失量受淋溶影响较大,氮素淋溶损失主要集中于前2次,2次淋溶损失量占到总淋溶损失量的85%以上。T4、T6前期氮素淋溶损失量也均大于脲醛肥料处理,这说明无论是脲醛肥料部分取代尿素还是尿素分次追施,氮素的淋溶损失量均大于脲醛肥料处理,仅施入尿素则容易造成氮素的淋溶损失,相反只要以脲醛氮肥取代尿素就能明显降低氮素的淋溶损失。脲醛肥料处理(T1、T2、T3)活性指数(AI)对氮素淋溶损失量的影响无明显规律。

表2 不同肥料对氮素淋溶损失量的影响Table 2 Effects of different fertilizer treatments on nitrogen leaching amount

注:同列数据后标不同小写字母表示差异达显著性水平(P<0.05),多重比较采用Duncan’s新复极差法(DMRT),下表同。

Note:Different lowercase letters mean significant difference atP<0.05 level based on Duncan’s New Multiple Range Test (DMRT).The same below.

2.5 脲醛肥料对土壤氮素残留量的影响

由图4可以看出,在作为基肥一次性施用的情况下,脲醛肥料处理(T1-T3)土壤氮素残留量显著大于尿素处理(T5),其中脲醛肥料处理土壤氮素残留量为46.2~48.1 g/m2,占施氮总量的45%以上;而尿素处理土壤氮素残留量仅为13.5 g/m2,仅占总氮量的13.2%。T4处理即使以40%的脲醛肥料取代尿素,其也能大大增加土壤中的氮素残留量,进一步说明脲醛肥料是增加土壤氮素残留量的主要原因。T4处理与尿素分次施用处理(T6)土壤氮素残留量无显著差异,这是因为尿素分次施用处理在第3季叶菜栽培期追施的氮素在土壤中淋溶损失少所致。

2.6 脲醛肥料对植株氮素吸收利用的影响

不同肥料处理3季蔬菜总吸氮量统计结果(图5)表明,对照处理(CK)蔬菜的吸氮量最低,施用氮肥均显著促进了植株对氮素的吸收利用,然而不同肥料处理间吸氮量不同,其中尿素一次性施用处理(T5)的吸氮量较低,仅为0.88 g/渗漏计,其余各施氮处理吸氮量在1.03~1.31 g/渗漏计,脲醛肥料处理(T1、T2和T3)氮素吸收量均大于T5,说明施用脲醛肥料能够明显提高氮肥利用率,尿素则由于各种损失较多而降低了肥料利用率。一次性施用处理T1-T4与尿素分次施用处理(T6)的吸氮量无显著差异,但T1-T4比T6处理减少了施肥次数,这说明脲醛肥料在保障肥效的前提下,能够实现一次性施用。

图4 不同肥料对土壤氮素残留量的影响
Fig.4 Effects of different fertilizer treatments on nitrogen residual in soil

图5 不同肥料对蔬菜吸氮量的影响
Fig.5 Effects of different fertilizer treatments on N uptake of vegetables

2.7 脲醛肥料对氮素去向和平衡的影响

肥料的氮素去向主要包括植株吸收、N2O排放、淋溶损失、氮素土壤残留以及其他损失,即:肥料氮量=植株吸氮量+N2O排放损失量+氮素淋溶损失量+土壤氮素残留量+其他损失氮量。

由表3可见,尿素一次性施用处理(T5)的氮素淋溶损失量、N2O排放损失量、表观损失量在所有处理中均最大,其中氮素淋溶损失量和表观损失量所占比例达到了64%以上,而植株吸氮量和土壤氮素残留量均最小。

表3 不同肥料的氮素去向分配比例Table 3 N distribution under different fertilizer treatments %

由表3还可知,T1、T2、T3 3种脲醛肥料处理的植株吸氮量和土壤氮素残留量均较大,氮素淋溶损失量、N2O排放损失量、表观损失量均较小。说明脲醛氮肥的缓释性能有利于提高氮肥的有效性,特别是增加氮素残留而提高氮素的后效利用率。比较T4、T5、T6处理可知,T4、T6处理的植株吸氮量和土壤氮素残留量均大于T5处理,而其氮素淋溶损失量、N2O排放损失量和表观损失量都小于T5,说明只要在尿素中加入部分脲醛肥料(T4)就会增加肥料的利用率,减少氮肥损失;同样,尿素分次施用(T6)也能增加氮肥的利用率,减少氮肥损失,但是尿素分次施用则是以耗时费工为代价。由此可以肯定,施用脲醛氮肥能够改变氮素去向,有利于氮素的植物吸收、土壤残留,减少氮素淋溶损失、气态损失和其他表观损失,从而提高肥料的利用率。

3 讨 论

脲醛缓释肥料是甲醛和尿素合成的有机氮肥,其在土壤中的矿化受土壤微生物和一系列理化性质的影响,供氮缓慢,土壤中的矿质态氮素水平较低。梁东丽等[20]、王海云等[21]和张仲新等[22]研究表明,土壤中矿质态氮素水平低时,N2O的排放量小。脲醛氮肥因在作物生长期缓慢持续供应氮素,所以脲醛肥料的N2O累计排放量较普通尿素少。本研究中脲醛肥料一次性施用处理的N2O累计排放量仅为尿素一次性施用处理的33.1%~62.9%,这与前人有关缓控释肥料能够减少N2O排放的研究结果一致[18-19,23]。

脲醛肥料活性指数(AI)对N2O排放量影响的研究结果表明,随着脲醛肥料AI的提高,其N2O的日排放通量和累计排放量也相应增大,进一步说明肥料中的速效氮素越多,施入土壤后N2O日排放量通量和累计排放量就越大,因为AI指数越大,肥料中的速效氮素就越多。

本研究中,脲醛肥料的施用能减少因N2O排放而造成的气态氮素损失。在相等施肥水平下,与尿素一次性施用相比,即使脲醛肥料一次性施用,因其在土壤中矿化缓慢,土壤中的速效氮素始终维持在合适水平,减少了气态氮素损失,并且脲醛肥料一次性施用的减排效果还等同甚至优于尿素分次施用。尿素一次性施用处理的氮素淋溶损失量大及土壤氮素残留量低,在于其在土壤中迅速转化为硝态氮脱离土壤而流失,而脲醛肥料有一部分水不溶性氮需要在土壤中缓慢分解成为速效成分,脲醛肥料的单次淋溶损失量数据就很好地说明了这一点。综合而言,施用脲醛肥料在为蔬菜的生长提供充足养分的同时,也减少了各方面的氮素损失。

目前普通氮肥的当季损失量大,而土壤残留量少,不仅氮肥的当季利用率低,而且普通氮肥几乎无后效。脲醛氮肥长链不溶于水,靠土壤微生物分解供肥,在淋溶条件下脲醛氮肥与尿素相比,不仅当季利用率大,而且氮素的残留量也明显大于尿素,必定会增加氮肥的后效利用率。本试验的T1、T2、T3处理为脲醛肥料一次性施用,3季叶菜均能正常生长的结果已证明了脲醛氮肥的后效。至于脲醛氮肥的后效利用率及其累计利用率究竟多大,还需要进一步研究。

4 结 论

1)脲醛肥料单独施用或者部分取代尿素一次性施用均能够明显减小N2O的排放峰值和累积排放量,从而减少N2O排放造成的气态氮素损失,T1-T3处理N2O气态氮素损失量为2.32~4.40 g/m2,而尿素一次性施用处理的N2O气态氮素损失量高达6.99 g/m2。

2)在脲醛氮肥一次性施用的情况下,其不但能保证作物的正常生长,而且能明显减少氮素淋溶损失量和其他表观损失量,二者占肥料氮素总量的比例分别为15.38%~22.50%和5.01%~14.77%,土壤的氮素残留量所占比例达45%以上,有利于氮素向植株吸收和增加氮肥后效方面转移。

综上所述,脲醛肥料一次性施用在减少气态氮素损失、淋溶损失和增加土壤氮素残留方面明显优于尿素,其在农业上的应用是一项减少N2O排放、氮素淋失、氮素其他不明损失,增加土壤氮素残留,促使氮肥高效利用和减少环境污染的有效措施。

[1] 张福锁,王激清,张卫峰,等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径 [J].土壤学报,2008,45(5):915-924.

Zhang F S,Wang J Q,Zhang W F,et al.Nutrient use efficiencies of major cereal crops in China and measures for improvement [J].Acta Pedologica Sinica,2008,45(5):915-924.(in Chinese)

[2] 李生秀.提高旱地土壤氮肥利用效率的途径和对策 [J].土壤学报,2002,39(增刊):56-76.

Li S X.Way and strategies for increasing fertilizer nitrogen efficiency in dryland soil [J].Acta Pedologica Sinica,2002,39(S):56-76.(in Chinese)

[3] 朱兆良.农田中氮肥的损失与对策 [J].土壤与环境,2000,9(1):1-6.

Zhu Z L.Loss of fertilizer N from plant-soil system and the strategies and techniques for its reduction [J].Soil and Environmental Sciences,2000,9(1):1-6.(in Chinese)

[4] 沈善敏.氮肥在中国农业发展中的贡献和农业中氮的损失 [J].土壤学报,2002,39(增刊):12-25.

Shen S M.Contribution of nitrogen fertilizer to the development of agriculture and its loss in China [J].Acta Pedologica Sinica,2002,39(S):12-25.(in Chinese)

[5] 武志杰,周健民.我国缓释、控释肥料发展现状、趋势及对策 [J].中国农业科技导报,2001,3(1):73-76.

Wu Z J,Zhou J M.Present situation,trend and strategy of control-released fertilizer and slow-released fertilizer in China [J].Review of China Agricutural Science and Technology,2001,3(1):73-76.(in Chinese)

[6] 樊小林,刘 芳,廖照源,等.我国控释肥料研究的现状和展望 [J].植物营养与肥料学报,2009,15(2):463-473.

Fan X L,Liu F,Liao Z Y,et al.The status and outlook for the study of controlled-release fertilizers in China [J].Plant Nutrition and Fertilizer Science,2009,15(2):463-473.(in Chinese)

[7] 石元亮,王玲莉,刘世彬,等.中国化学肥料发展及其对农业的作用 [J].土壤学报,2008,45(5):852-864.

Shi Y L,Wang L L,Liu S B,et al.Development of chemical fertilizer industry and its effect on agriculture of China [J].Acta Pedologica Sinica,2008,45(5):852-864.(in Chinese)

[8] Shaviv A,Milkkelsen R L.Controlled-release fertilizers to increase efficiency of nutrient use and minimize environmental degradation:A review [J].Fertilizer Research,1993,35(12):1-12.

[9] Trenkel M E.Controlled-release and stabilized fertilizers in agriculture [M].Paris: International Fertilizer Industry Association,1997.

[10] Wiedenfeld R P.Rate,timing,and slow-release nitrogen fertilizers on cabbage and onions [J].Hort Science,1986,21(2):233-235.

[11] Koivunen M E,Horwath R.Methylene urea as a slow-release nitrogen source for processing tomatoes [J].Nutrient Cycling in Agroecosystems,2005,71(2):177-190.

[12] 曲均峰,赵福军,陈 杰,等.脲醛缓释肥质量测定及其在香蕉上的应用研究 [J].现代化工,2012,32(4):113-116.

Qu J F,Zhao F J,Chen J, et al. Study on urea-formaldehyde slow-release fertilizer and its application on banana [J].Modern Chemical Industry,2012,32(4):113-116.(in Chinese)

[13] 曲均峰,傅送保,操 斌,等.脲醛缓释肥在菠萝上的效应研究 [J].化肥工业,2013,40(3):64-66.

Qu J F,Fu S B,Cao B,et al.Study of effect of urea-formaldehyde slow-release fertilizers on pineapple [J].Chemical Fertilizer Industry,2013,40(3):64-66.(in Chinese)

[14] 陈易飞,朱永绥,朱风根,等.脲甲醛肥在稻麦生产上的应用效果初报 [J].江苏农业科学,2000(5):49-51.

Chen Y F,Zhu Y S,Zhu F G,et al.Effect of application of urea-formaldehyde fertilizer on rice and wheat production on the preliminary report [J].Jiangsu Agricultural Sciences,2000(5):49-51.(in Chinese)

[15] 黄丽娜,樊小林.脲甲醛肥料对小白菜产量和氮肥利用率的影响 [J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2012,40(11):42-52.

Huang L N,Fan X L.Effects of urea-formaldehyde fertilizer on yield of Chinese cabbage and its nitrogen use efficiency [J].Journal of Northwest A&F University:Nat Sci Ed,2012,40(11):42-52.(in Chinese)

[16] 张文辉,丁巍巍,张 勇,等.脲甲醛缓释肥料的研究进展 [J].化工进展,2011,30(增刊):437-441.

Zhang W H,Ding W W,Zhang Y,et al.Research advances on urea-formaldehyde slow-release fertilizer [J].Chemical Industry and Engineering Progress,2011,30(S):437-441.(in Chinese)

[17] 吕云峰.脲甲醛缓释肥料 [J].磷肥与复肥,2009,24(6):9-10.

Lü Y F.Urea-formaldehyde slow release fertilizers [J].Phosphate & Compound Fertilizer,2009,24(6):9-10.(in Chinese)

[18] 李方敏,樊小林,刘 芳,等.控释肥料对稻田氧化亚氮排放的影响 [J].应用生态学报,2004,15(11):2170-2174.

Li F M,Fan X L,Liu F,et al.Effects of controlled release fertilizers on N2O emission from paddy field [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2004,15(11):2170-2174.(in Chinese)

[19] 杜亚琴,郑丽行,樊小林.三种控释肥在赤红壤中的氧化亚氮排放 [J].应用生态学报,2011,22(9):2370-2376.

Du Y Q,Zheng L X,Fan X L.Effects of applying controlled release fertilizers on N2O emission from a lateritic red soil [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2011,22(9):2370-2376.(in Chinese)

[20] 梁东丽,同延安,Ove Emteryd,等.菜地不同施氮量下N2O逸出量的研究 [J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2002,30(2):73-77.

Liang D L,Tong Y A,Emteryd O,et al.N2O losses form vegetable field of applying different amounts of NO3-N [J].Journal of Northwest A&F University:Nat Sci Ed,2002,30(2):73-77.(in Chinese)

[21] 王海云,邢光喜.不同施氮水平对稻麦轮作农田氧化亚氮排放的影响 [J].农业环境科学学报,2009,28(12):2631-2636.

Wang H Y,Xing G X.Effect of nitrogen fertilizer rates on nitrous oxide emission from paddy field under rice-wheat rotation [J].Journal of Agro-Environment Science,2009,28(12):2631-2636.(in Chinese)

[22] 张仲新,李玉娥,华 珞,等.不同施肥量对设施菜地N2O排放通量的影响 [J].农业工程学报,2010,26(5):269-275.

Zhang Z X,Li Y E,Hua L,et al.Effect of different fertilizer levels on N2O flux from protected vegetable land [J].Transactions of the CSAE,2010,26(5):269-275.(in Chinese)

[23] 侯爱新,陈冠雄,Van Cleemput O.不同种类氮肥对土壤释放N2O的影响 [J].应用生态学报,1998,9(2):176-180.

Hou A X,Chen G X,Oswald V C.Effect of different nitrogen fertilizers on N2O emission from soil [J].Chinese Journal of Applied Ecology,1998,9(2):176-180.(in Chinese)

Effects of urea-formaldehyde fertilizer (UF) on N2O emission and nitrogen balance in soil

LI Fei,FAN Xiao-lin

(CollegeofNaturalResourcesandEnvironmentalScience,SouthChinaAgriculturalUniversity,GuangdongProvinceResearchCenterofEnvironmentalFriendFertilizerEngineering&Technology,Guangzhou,Guangdong510642,China)

【Objective】 The effects of urea-formaldehyde fertilizer (UF) on N2O emission and N fate and balance in soil were studied to improve its practical application.【Method】 In September to December 2013,micro-lysimeter and static closed chamber was adopted to study the effects of UF on N2O emission,leaching loss,nitrogen (N) residual in soil,N uptake and other apparent losses under three rotations of continuous plant of different leaf-vegetables (Chinese cabbage,flowering cabbage,and mustard).The treatments included three UF levels (UF1,UF2,and UF3 with active indexes (AI) of 50.8%,67.4%,and 83.3%),urea and UF blended with urea,splitting application of urea,and no nitrogen treatment.【Result】 Compared with one-time application of urea,one-time application of UF,UF blended with urea,and splitting application of urea significantly reduced N2O emission peak values and cumulative values.Gaseous nitrogen losses from N2O emission were in the order of urea (one-time application)>UF blended with urea (one-time application)>urea (splitting application) and UF (high AI,one-time application)>UF (medium and low AI,one-time application).Gaseous nitrogen losses from N2O emission of UF treatments were 2.32 to 4.40 g/m2,which were 33.1% to 62.9% of the corresponding data of the urea treatment.The N residual in soil of UF treatments was more than 45% of total N applied,32.1% to 34.0% higher than the urea treatment.The N leaching losses and the other apparent N losses of the UF treatments were decreased by 32.6% to 54.0% and 52.4% to 83.9%,respectively.Plant N uptake with one-time application of UF equaled to that with urea splitting application,but was significantly greater than that with one-time application of urea.【Conclusion】 The application of UF significantly increased N uptake and N residual in soil and reduced N leaching loss,N2O emission,and other N losses.Utilization of UF is an effective measure to protect environment and increase nitrogen use efficiency.

urea-formaldehyde;N2O emission;N uptake;N residual in soil;the N leaching loss;the balance of N

时间:2015-11-11 16:16

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.12.018

2014-04-24

国家自然科学基金项目(31071857,30871594);广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心建设项目(CCZX-A100);“十二五”国家科技支撑项目(2011BAD11B04);国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-32)

李 飞(1987-),男,河南遂平人,硕士,主要从事植物营养与施肥研究。E-mail:lifeiscau@163.com

樊小林(1958-),男,陕西三原人,教授,博士生导师,主要从事肥料学、植物营养与施肥研究。 E-mail:xlfan@scau.edu.cn

S14-13;S143.1+5

A

1671-9387(2015)12-0119-08

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151111.1616.036.html

猜你喜欢
损失量淋溶气态
开采对矿区天然森林生态系统碳损失量的影响
长期施肥对砂姜黑土可溶性碳淋溶的影响
煤层瓦斯损失量计算方法探讨及其实践*
火电厂精处理再生废水气态膜法脱氨工艺中试研究
关于石嘴山矿区煤层气含量测试中损失量计算的探讨
ISO/TS 19880-1:2016气态氢加注站第1部分一般要求标准解读
气态燃料发动机相关发明专利(三)
不同淋溶方式对二甲戊灵药效的影响
灭菌设备、容器对样品试剂损失量的影响
武汉市城郊区集约化露天菜地生产系统硝态氮淋溶迁移规律研究