《表1 种植业氨减排技术清单》

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《我国大气氨的排放特征、减排技术与政策建议》


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注:氮肥投入和施肥方式(灌溉和水肥一体化)是通过收集优化施肥为主题的相关文献(即氮梯度试验),以空白(不施氮肥)为对照,施氮为处理进行meta分析;田间管理、肥料类型和氮肥增效以添加秸秆、增效剂、有机肥或铵硝氮肥为处理,普通化肥为对照进行meta分析.

种植业的氨排放主要源于氮肥施用,施用量、肥料形态及其施用方法均是影响氨排放的关键因素.通过收集全国尺度种植业氨排放相关文献(1990—2017年),整合分析了种植业生产过程中潜在的氨减排技术,通过技术减排效率和经济性构建了种植业氨减排技术清单(见表1).从源头上管控种植业氮素投入是缓解我国种植业氨排放的基础(数据库中单季作物施氮量最大值为600 kghm2),其可降低生产成本、增加氮肥利用效率,但在减肥增效实践中应该因地制宜,结合测土配方施肥合理管控氮肥投入,从而兼顾粮食安全和保护环境.对于机械配套和灌溉设施条件较好的区域,可采用深施肥(减排效果为45.1%~79.4%)以及施肥后灌溉(减排效果为71.3%~83.4%)等措施来避免肥料的氨损失;对于水源匮乏区域,可构建水肥一体化体系,从而实现节水-节肥-控氨的多重效果;秸秆还田技术在旱地的运用中对氨挥发影响因还田方式而异,秸秆免耕覆盖显著提高土壤脲酶活性,此时尿素表施显著增大氨挥发损失[30],而在秸秆粉碎混合还田,增强铵氮固定方面具有显著降低氨挥发效果[31].另外,秸秆通过高温热解制成秸秆生物炭,其施用会强烈影响氨的挥发,尤其是中酸性生物炭的施用增强了土壤的吸附交换能力可使氨损失降低20.9%~57.7%[32],但鉴于其生产成本较高,可在一些基础地力较低的地区选择性推广以达到固碳、培肥和抑氨的效果.就氮肥形态替换来说,增强畜牧业与种植业耦合,实现有机肥代替尿素具有较好的氨减排效果,全替代的情况下可减排44.7%~63.6%,部分替代情景下也可减少6%~18.5%的氨排放,但协调与降低有机肥运输的成本是推进有机肥资源利用的重要前提与措施.改变不同无机氮肥的形态,如利用铵态氮肥或硝肥替换尿素可减少8.6%~48.8%的氨损失,但其施用应与作物对氮素形态的喜好相结合,在保障氨减排的前提下也要充分考虑其他活性氮排放及其潜在的环境污染(如硝酸盐淋洗和氧化亚氮排放).氮肥增效主要是通过控制或减缓有效氮素的释放速率使之与作物的氮素需求特点相匹配,以有效减少活性氮损失.控释氮肥总体都有较好的氨减排潜力(46.8%~58.3%).相较于控释尿素,尿素与氮素稳定剂(如脲酶抑制剂)配施的氨减排效果最好,减排潜力为48.1%~70.4%,其生产成本相对较低,是值得推广的氨减排技术,特别是对于农机不配套的区域,简单的表施也可在很大程度上降低氨排放.结合脲酶抑制剂在典型华北农田开展的定位试验,脲酶抑制可减少小麦玉米轮作体系41.4%~96.4%的氨排放,同时还可以一定程度上缓解氧化亚氮和氮氧化物的排放[33].