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2004 年第 1 期 水 土保 持科技情报 19 监测 苣技 术 氮素 流 失 机 制 的定 量化 研 究 付伟 章 ， 杜 志 勇， 王春 丽 ( 山东农业 大学 资源与环境 学院 ， 山东泰安271018 ) 中图分类号： $52 摘要 ： 氮素是 维持 高产和农 业经济的 关键 因素。研 究氮素流失定量化 ， 假定 整块 农 田的氮素 来源 、 下渗 流失机制 具 文献标志码 ： B 文章编号： CN21—1159(2004)01—0019 —04 有一致性 。氮素流失的主要途径 有 ： NH3 挥发 ； N2O、 NO 、 No 2、 N2 的损 失 ， NO3一 的淋 失 ； 因风蚀和 水蚀 引起 的有机 氮和无机 NO 一N 和 NO 一N 的迁移 。氮素具有很 强 的移动性 ， 其在农业 系统 中的迁移受 管理措 施的影响很 大 ， 且 具不可预 见性 。影响 氮素来源的土壤特性 的 多变性使得提 高氮素利 用率( E ) 的氮素 管理很 困难 ， 尤其在 淋失和反 硝化严重 的灌溉农 田中更是如 此 。全球的 氮素利用率平 均为 50 ％， 禾谷类 作物只有 33 ％。完善增加 E N 的氮素 管 理措施 ， 必须 以氮素流失机制及 其管理为依据研 究氮素循环 的 内容 ， 以能够减 少环境 中氮素流 失为主要 目标 ， 来 确 定 相 应 的 管 理 措 施 。 关 键词 ： 反 硝 化 ； 氮 素 ； NO ； N ； 硝 酸根 淋 失 ； 管理措 施 氮 素 是动 植 物生 长所 需 的 主要元 素 。 随着世 界 人 口的 日益增加 ， 对粮食 的需求量也越来越大 ， 该元 素在维持农业 系统的可持续性和经济活力中扮演着 重要 的角色。由于其易于 以气体形式挥发 ， 易于淋 失和迁移 ， 因此氮素会大量流失 ， 进而影响水和空气 的质 量 。 目前 ， 虽 然 在 养 分 管 理 措 施 上 取 得 了 显 著 的进 展 ， 一些 新 型 工具 可 有效 地改 善 管理 水平 ， 但 仍 没有一个特别 有效 的解 决方 案。以前 都是根 据气 候、 土壤和作物的具体情况设定施量来提高氮 素利 用率 ( 以下 简 称 E ) ， 减 少 氮 素 向 环 境 的 流 失 。 氮 素 管理 措施 若 要 进 一 步 改 善 ， 就要 根 据 不 同 的 流 失 量 、 流 失 途径 、 流失 机制 来发 展 与 氮素 循环 的关 系 。 素 流 失 的关键 因素 。 在假定氮肥 的平均价 格为 0． 66 美元／ kg 的情 况下 ， 不同地 区氮素施用量 及不同水平氮素利用率 条件下的经济损失评估值见表 1。 表 1 全球不同地区的氮素施用及经济损失的评估” 1 氮素 流失 的总体影 响 2001 年 Baligar 等报道 了当前全球氮素 的施用 情况 ： 非 洲 为 210 万 t ， 北 美 洲 中部 为 1 260 万 t ， 南 美洲 为 240 万 t， 亚 洲 为 4 490 万 t ， 欧洲 为 1 450 万 t ， 大 洋洲 为 80 万 t。 据 世 界粮 农 组 织 1996 年 公 布 的 数 据 ， 大 约 有 60 ％的氮 素 来 自氮肥 。据 1999 年 J ohnson 报 道 ， 全 球谷类食品的总消耗量为 4 970 万 t， 全球谷类食品 中氮 的利 用率 约 为 33 ％ ， 从 氮肥 ( 利用 率 为 67 ％) 中 流失的氮相当于 159 亿美元 ， 这还不包括不明原 因 损失的 2 980 万 t 氮素的处理和 申请费。如果假定 氮 是全 球 大 多数 农 业 生 态 系统 中 的 限制 因 素 ， 且 只 有 1 990 万 t 被小 麦 、 玉 米 、 水 稻 、 大麦 、 高 粱 、 谷 子 、 燕麦 、 黑麦等禾谷类 作物吸收 ， 那么可 以预测 2 980 万 t 氮 素淋 失 以外 的 经 济 流 失 量 。改 进 管 理 方 式 ， 提高 E N， 是减少 禾谷类 种植系统 中不 明原 因 的氮 1 ) " 为 氮 月 B施 用 量 ； A EN 为 不 l司水 平 氮 素 利 用 率 F 的经 济损 失 ： 假 定 E 为 30 ％ ～50 ％ ； 则 全 球 氮 的 经 济 流 失 量为 364 亿 ～260 亿 美元。研 究表明 ， 全球养分元 素的利用率每增加 1％， 则可节约数 百万美元 的资 金 。进一步研究提高养分元素利用率 的措施 ， 向土 地 使 用者 提 供 技术 帮 助 ， 将 有 利于 提 高环境 质 量 ， 促 进可 持 续发 展 。 2 气化 途径 人 为 活 动增 加 了微 量 气 体诸 如 N， O 的排放 量 ， 便全球气候变暖 。土壤有机质的矿化和土壤中的硝 化 作用 等 地球 生 化 反应 过程 也增 加 了诸 如 N， O 、 NO 等 微 量气 体 的排 放 。硝 酸 盐 也 能 发 生 脱 硝作 用 ， 并 以 N， O 、 NO 、 N，的形式 排 放到 空气 中 。氨挥 发是 氮 素气 体 化排 放 的 另一 种形 式 。 1997 年 Jamber 等 研 究 发 现 玉 米 地 施 人 280 维普资讯 http://www.cqvip.com