校准的被动采样——结合动态管法与被动采样器的多地块田间氨（NH₃）排放测量

本简易田间原位方法的总体目标是对多小区田间试验中重复小区的氨排放进行定量，从而便于开展统计检验并识别处理效应。该方法有助于回答农学与农业生态学领域的关键问题，例如氨排放的定量与减排、肥料利用效率的测定以及环境影响评估。该方法的主要优势在于，可在无需外部电源供应的条件下，对多小区田间试验中的氨排放进行原位定量。

我将与来自我实验室的硕士生 Christian Wagner 一起演示该实验步骤。与通常在重复田间试验中使用的面积相比，应采用相对较大的试验小区，以避免肥料分布不均对氨排放产生影响。采用方形小区形状，以避免风向变化对采样器氨吸收的影响。

通过在各试验小区之间保留一个小区大小的缓冲区，减少氨气从一个小区向另一个小区的漂移。选择两个处理小区和一个对照小区，使用动态管法（DTM）或被动采样器同时进行测量。选择排放量显著较高的处理小区，以获得较强的测量信号。

按照文本方案中详述的准备步骤，在每次测量日期的开始和结束时，按照对照、处理、对照的顺序，使用DTM对未施肥的对照小区进行对照测量。通过连续三至六天的测量，考虑温度和风速变化对排放量的影响，获得全天时间范围内可靠的氨气损失数据。测量时间应包括清晨、上午晚些时候、下午早些时候、下午晚些时候以及日落前不久。

进行测量时，首先通过将腔室抬升至距地面约一米的高度，用无氨空气冲洗 DTM 系统。然后，使用直接连接到腔室系统末端 PTFE 管的手动泵，将空气通过聚四氟乙烯（PTFE）管路和腔室。将 DTM 腔室垂直压入土壤中，深度约为 15 毫米，以腔室底部边缘的标记为准。

或者，将 DTM 气室压入土壤环中。确保土块不会卡在土壤环与气室之间。使用一支已用过的低浓度指示管进行前 20 次预抽气泵冲程，以建立准稳态条件。

氨浓度通过管内pH敏感颗粒的颜色变化来指示，颜色由深黄色变为蓝紫色，只要颜色变化处于管壁上印制的刻度范围内即可读取结果。根据已使用指示管观察到的颜色变化信息，选择下一测量步骤中应使用的新型指示管的浓度范围。使用安装在泵体上的管子切割器折断管端头部，打开新指示管的两端。

将指示管插入末端的PTFE管与泵之间，通过将管的两端分别压入PTFE管和泵口完成连接。将标有刻度最小值的一端插入PTFE管，将标有最大值的一端插入泵口。按下自动泵的“确定”按钮或挤压手动泵，开始抽吸，直至达到默认的冲程次数。

在使用过的管道进行预抽气与开始实际测量之间，应尽量缩短暂停时间。若使用手动泵进行测量，需在手动泵第一次抽气的同时启动秒表。当达到标准抽气次数且手动泵完全放松时，终止测量。

当手泵在达到终末冲程后放松时，停止秒表计时。如果在标准冲程次数后仍未达到管壁上所印刻度最低值的第一条标线，则可将冲程次数增加至最多50次。停止抽气后，仅当指示管刻度上的第一条标线至少已被达到时，方可使用指示管读数。

从试管各个方向读取最远端的颜色变化，因为着色线通常略微倾斜或不均匀，并记录浓度值。在记录表上注明测定地点、日期、测定时间、振荡次数以及以 PPM 为单位的读数。用干净的纸巾清洁测定室边缘粘附的土壤、粪肥或肥料成分。

然后，将DTM系统从地面抬起，并像之前一样进行冲洗。在样地内不同位置进行多次测量，以提高测量结果的可靠性。在向样地施用肥料后，立即将固定在钢杆上的被动采样器放置于实验样地中央，距土壤或冠层表面0.15米的高度处。

尽快使用泥浆肥料施用拖拉机或系统安装采样器，不得延误。若土壤干燥，需用锤子将钢杆敲入土壤中。放置被动采样器后，携带一个分格托盘或分装好已填充酸性小瓶的袋子，前往被动采样器处，进行第一次采样时段的采集。

在接触装有酸溶液的小瓶前，请戴上手套。取出相应样地和采样时间点的小瓶。拧开被动采样器的瓶盖，将小瓶中的0.05摩尔硫酸溶液倒入采样瓶口中。

然后，将小瓶的瓶盖重新拧紧，并将其放回托盘或袋子中。在采样间隔结束后，为更换被动采样器中的 0.05 摩尔硫酸溶液，请小心拧开被动采样器，并谨慎地将窗口之间的溶液通过排液孔排入原先的空瓶中。随后，通过瓶口使用下一个未使用的瓶子中的新 0.05 摩尔硫酸溶液重新填充采样器。

将两个小瓶的瓶盖拧紧，并正确标记。通过将被动采样器拧到连接钢杆的瓶盖上，将其固定在杆上。在记录表上注明地块编号和填充时间。

根据文本方案所述计算氨气排放量。一项田间试验的结果显示了多种方法在施用牛粪浆后减少氨气排放的效果，与使用拖曳软管施用相比，包括使用旋转耕耘机混入、酸化粪浆后混入以及封闭式槽注入法。该方法得出不同处理间氨气排放存在极显著差异，其中以封闭式槽注入法或酸化后混入的方式施用，氨气损失 reduction 最为显著。

这些图表展示了施用不同尿素肥料后累积氨排放量的差异，包括添加和未添加脲酶抑制剂与硝化抑制剂的情况。无论是否使用硝化抑制剂，脲酶抑制剂的使用均显著降低了氨的排放。仅使用尿素并结合硝化抑制剂处理的处理组表现出最高的氨排放量。

本方法展示了天气条件对尿素肥料和硝酸钙铵氨排放的显著影响，表现为不同施用日期下氨排放随时间变化的过程和排放水平的差异。低温和降雨显著降低氨排放，而高温则增加相对损失量和排放速率。通过多小区田间试验，展示了氨排放变化对冬小麦籽粒氮素吸收的影响。

籽粒氮素吸收量随氨排放量的增加而线性减少。采用该方法还可结合其他技术，如温室气体测定、密闭箱法测量、土壤取样和植物取样，以评估农学效率及整体环境可持续性。感谢观看本视频，祝您成功应用所提出的方法。