氨气排放主要来自农业源，通过导致富营养化、土壤酸化和细颗粒物形成，对环境构成重大威胁。该方法可在重复的田间试验中测量氨的损失，从而对排放量以及作物生长发育与排放之间的关系进行统计分析。
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摘要
摘要
农业氨（NH3）排放占欧盟总排放量的90%，在欧盟15国范围内，其导致约45%的空气富营养化、31%的土壤酸化以及12%的细颗粒物形成。但NH3排放也意味着大量养分流失。近几十年来，已开展大量关于有机肥和矿物肥施用后NH3排放的研究。然而，有关施肥后NH3排放的研究仍较为有限，尤其是在排放量与肥料类型、地点条件及作物生长之间关系方面。由于作物对处理措施的响应具有变异性，只有通过包含田间重复的实验设计才能对效应进行统计验证。目前主流的氨损失定量测定方法需要大面积试验田、昂贵设备或持续电力供应，限制了其在重复田间试验中的应用。本实验方案介绍了一种新的NH3排放测量方法，该方法将所有试验小区中使用的简易半定量测量法，与在部分小区同步采用的定量方法相结合。半定量测量使用被动采样器；另一种方法为动态箱法（动态管法），用于获得转换系数，将被动采样器测得的半定量损失值转换为定量损失值（kg氮 ha-1）。该方法的基本原理是，在环境条件相同的情况下，均匀布置于试验田中的被动采样器具有相同的NH3吸收行为。因此，可通过单个被动采样器获得的转换系数，对同一田间试验中所有被动采样器的测量值进行标定换算。该方法已在多种实验条件下验证有效，建议在裸地或低矮冠层（<0.3 m）条件下使用。对于较高植株的试验结果应谨慎解读。
引言
氨（NH₃）3）是欧盟主要（90%）来自农业源排放的唯一一种大气痕量气体。尽管农业也是（>50%的欧盟排放量），这些仅占欧盟15国人为温室气体排放总量的约5%。相比之下，农业氨（NH₃）3 排放物导致欧盟15国约45%的由排放引起的富营养化、31%的酸化以及12%的细颗粒物形成1除了对生态系统和人类健康造成有害影响外，氮（N）以氨3 排放对农民而言是一种经济损失2氮肥对于现代农业实现高产食品生产至关重要。除了对环境造成的损害外，NH3 因此，排放意味着大量养分流失，因为NH3 来源于肥料中的铵，在植物可直接利用的关键矿质氮形态中，除硝酸盐外，铵同样调控着作物的生长过程和产量。氮肥的施用每年为欧盟农民带来200亿至800亿欧元的收益，但据估算，NH3 农业释放到空气中的污染物每年在欧盟造成约500亿欧元的损失3因此，NH的还原3 减少排放对于降低环境影响和提高氮素利用效率至关重要。
在农业中，NH3 主要来源于畜禽舍、粪便（粪浆、厌氧消化液（AD）、固体粪便）的储存与管理，以及粪便的田间施用。NH3 的排放倾向因粪便组成成分而异，例如干物质含量和粪便 pH 值。例如，基于铵和胺的合成氮肥（如尿素和磷酸....
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方案
1. 实验设计与常规操作说明
- 使用相对较大的样地（12 m × 12 m 或 9 m × 9 m），相较于通常在重复田间试验中采用的样地尺寸例如 3 m × 8 m）以避免肥料分布不均对氨排放产生影响（图2）。使用方形样地形状，以避免风向变化对采样器氨吸收的影响。减少NH₃3 通过在各试验小区之间保留一个小区大小的缓冲区，可将一个小区对另一个小区的影响降低到可接受的程度。
图 2：利用被动采样器进行多小区氨气损失测量的最佳实验设计。 使用相对较大的正方形处理小区（12 m × 12 m；9 m × 9 m），各边之间以未处理的保护行隔开。为避免冠层效应对NH3排放的影响，保护行可施用零排放的硝酸盐肥料。
- 在处理小区之间分布设置不施加肥料的对照小区。
- 为每个样地分....
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结果
2014年，在丹麦中部开展了一项田间试验，旨在测试多种方法在施用牛粪浆后减少氨排放的效果：包括使用旋转耕作机混入土壤、施用酸化粪浆以及封闭式窄缝注入（将粪浆注入土壤后随即覆土）。为与高排放施用技术进行对比，特别是为了正确应用箱法测量，试验还包括了拖管式施用粪浆作为对照。本研究共设置了24个试验小区。牛粪浆的施用量为80 kg NH4+-N/ha。
图6：利用不同粪浆施用方法的重复田间试验中累积氨排放的时间变化过程。 奶牛粪浆通过拖管式（地表）施用、地表施用后立即混入、经硫酸酸化后的粪浆混入，以及封闭式开槽注入（注入槽被土壤覆盖）等方式施用。迁移系数来自拖管式施用处理，误差线表示标准差，字母表示显著性水.......
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讨论
已有研究表明，该方法可用于比较重复田间试验中不同施肥处理的氨排放，并利用这些测量获得的具有统计学意义的信息来改进氮肥的管理。通过与微气象学测量方法的比较，先前的研究已验证了该方法所获得排放量的准确性13,15,16。本文中，该方法的定量有效性通过实测氨排放量与作物氮吸收量之间的密切线性关系得到了间接证明。因此，该方法可被视为适用于测定具有农学意义的氨挥发氮素损失。该方法在量化氨损失方面的应用仅限于2米高度处平均风速≤4 m/sec的条件，因为密闭箱法的校准仅在这些条件下得到验证。
然而，某些条件使得该方法的应用变得困难。在极低风速或无风条件下，由于氨在排放源处重新沉降，会出现氨的重复计算问题20，而被动采样法无法对此进行校正。此类情况可能发生在夜间或特定地理条件下（如被山脉或高大障碍物遮蔽的区域）。在这种情况下，由于排放氨的传输行为不确定，很难准确量化排放量14。然而，这一问题几乎影响所有氨排放测量方法；从排放角度出发，应认为在此类条件下排放量为零，或应舍弃这些时段的测量数据。来自邻近田块的漂移氨气对本方法所介绍的技.......
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披露
作者声明其不存在竞争性经济利益。
致谢
作者感谢Marco Roelcke博士、Dirk Niekisch博士、Robert Quakernack博士和Kang Ni博士在本方法的建立及进一步发展过程中所付出的努力。同时衷心感谢现场技术人员Doris Ziermann和Jun Yang。本研究所依据的调查工作得到了德国研究基金会（Deutsche Forschungsgemeinschaft）、石勒苏益格-荷尔斯泰因州政府、欧盟欧洲区域发展基金（EFRE）以及SKW Piesteritz公司资助，具体信息详见所引用的出版物。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 不锈钢 Dräger 培养室 + 土壤环 | Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kiel, Germany | 无编号 | |
| 被动采样器的顶盖和不锈钢杆 | Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kiel, Germany | 无编号 | |
| 氨电极 + 电极支架 | Thermo scientific | 货号：9512BNWP 或 951201 | |
| 氨电极填充液 | Thermo scientific | 货号：951202 | |
| 氨校准标准品；0.1 M 氯化铵标准溶液 | Thermo scientific | 货号：951006 | |
| Dräger 抽气泵 | Draeger Safety AG& Co Kg | ||
| Dräger 检测管 | Draeger Safety AG& Co Kg | 型号：0.25/a；2/a；5/a | |
| 耐酸被动采样瓶（Azlon 瓶，HDPE 材质） | Dunn Labortechnik GmbH | 货号：BGE230P | |
| 小型样品瓶（闪烁瓶，PE 材质，60 mm × 27 mm） | 任意实验室耗材供应商 | ||
| 聚四氟乙烯（PTFE）管（7 mm × 1 mm 内径） | 任意实验室耗材供应商 | ||
| 聚丙烯（PP）Y 型连接头（6–7 mm） | 任意实验室耗材供应商 |
参考文献
- Erisman, J. W., Bleeker, A., Hensen, A., Vermeulen, A. Agricultural air quality in Europe and the future perspectives. Atmos. Environ. 42, 3209-3217 (2008).
- Bremner, J. M. Recent research on problems in the use of urea as a nitrogen fertilizer. Fert. Res. 42
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重印与许可
