喷雾喷嘴类型对表面施用的尿素-硝酸铵中氨的挥发影响较小且不稳定

《Agrosystems, Geosciences & Environment》：Spray nozzle type has a small and inconsistent effect on ammonia volatilization from surface-applied urea ammonium-nitrate

表面施用尿素铵硝酸钾（UAN）时，喷嘴类型对氨挥发的影响及环境因素的作用。2012-2013年田间试验表明，平扇式喷嘴相比滴射式减少22%氨挥发（p=0.048），但三孔式喷嘴无显著差异。脲酶抑制剂（UI）可降低46%挥发量。气象因素（温度、降水、风速）显著影响挥发率，但未明确主导因素。研究支持通过降低土壤溶液中尿素浓度减少挥发，但效果受环境条件制约。

　　氨氮（NH?）挥发是氮肥施用过程中一种重要的氮损失途径，尤其是在将颗粒尿素或液体尿素铵-硝酸盐（UAN）施加到土壤表面时。这种挥发不仅降低了肥料的使用效率，还对空气污染和生态系统富营养化产生影响。NH?的形成和挥发主要与尿素在土壤中的水解过程有关，而这一过程会增加土壤局部的pH值，从而促进NH?的生成。尿素水解速度与土壤溶液中的尿素浓度呈正相关，直到达到最佳浓度，之后会出现底物抑制现象。因此，减少尿素在土壤溶液中的浓度可能有助于降低NH?的挥发量。

在本研究中，研究人员探讨了不同喷雾喷嘴类型对NH?挥发的影响。他们假设，喷嘴如果能够将UAN集中在狭窄的条带中，会导致更高的挥发，而广泛施用的喷嘴则会减少挥发。为了验证这一假设，他们在加拿大安大略省埃尔奥拉的农田中进行了2012年和2013年的田间试验，使用了三种喷嘴类型：滴带式喷嘴、三孔喷嘴和扇形喷嘴。试验中，UAN被施加在裸露的土壤上，施用量在2012年为每公顷168公斤氮，在2013年则为每公顷112公斤氮。此外，2013年的试验还加入了尿酶抑制剂（UI）的处理，以进一步减少尿素的水解速度和NH?的生成。

研究结果显示，在2012年，无论使用哪种喷嘴类型，NH?的挥发量均较低，且喷嘴类型对挥发没有显著影响。而在2013年，由于整体挥发量较高，即使使用了UI，扇形喷嘴相比滴带式喷嘴仍能显著减少NH?的挥发量，减少了约22%。三孔喷嘴的挥发量与滴带式喷嘴和扇形喷嘴没有明显差异。喷嘴类型对挥发量的影响在不同施用日期之间存在变化，这可能与测量期间的天气条件有关。这些结果表明，通过减少土壤溶液中尿素的浓度，可以实现对NH?挥发的轻微但不一致的降低。

喷嘴类型的选择对于UAN的施用效果至关重要。滴带式喷嘴将UAN以连续的细流形式施加在土壤表面，避免了雾化或喷洒，适用于作物生长期间的施用，以防止叶片灼伤。而三孔喷嘴则将UAN分为三到七条细流，其覆盖范围略宽于滴带式喷嘴，但依然避免了直接接触作物叶片。扇形喷嘴则以细小的雾滴形式将UAN均匀分布在较宽的土壤表面上，适用于需要均匀覆盖土壤的场合，如除草剂施用。然而，扇形喷嘴在作物生长期间的使用较为罕见，因为它们可能导致叶片灼伤，进而影响作物产量。

研究还发现，天气条件对NH?的挥发具有重要影响。降雨量、风速和气温等环境因素在不同施用日期之间存在显著差异，这些差异可能影响尿素的水解速率和土壤pH的变化，从而影响NH?的生成和挥发。例如，在2013年的研究中，降雨事件的早晚和强度对NH?的累积损失产生了明显的影响。在降雨发生得较早的情况下，NH?的累积损失会减少，而小雨可能反而促进尿素的水解，增加挥发量。此外，风速和温度也会影响NH?的扩散和蒸发过程，风速越高，NH?的挥发量越大，但当风速超过一定阈值后，其影响趋于稳定。温度的升高也会加快尿素的水解速度，进而促进NH?的形成。

尽管喷嘴类型对NH?的挥发具有一定的影响，但其效果相对较小且不一致。这表明，喷嘴的选择应结合具体的环境条件和作物生长阶段。例如，在作物生长初期，当UAN用于作为除草剂的载体时，使用扇形喷嘴可能有助于均匀覆盖土壤，减少尿素的局部浓度，从而降低NH?的挥发。然而，在作物生长旺盛期，使用扇形喷嘴可能导致叶片灼伤，影响作物健康和产量。因此，在选择喷嘴类型时，需要权衡挥发控制与作物安全之间的关系。

尿酶抑制剂（UI）的使用被证明是一种有效减少NH?挥发的方法。UI通过抑制尿素的水解，减缓尿素转化为NH?的过程，从而降低土壤pH的上升速度。UI的使用在2013年的研究中显著降低了NH?的挥发量，平均减少了约46%。相比之下，喷嘴类型对挥发量的影响相对较小，尤其是在土壤pH和温度较高的情况下。因此，如果目标是实现较大的且一致的NH?挥发减少，UI的使用可能比喷嘴调整更为有效。

综上所述，虽然喷嘴类型对NH?的挥发有一定的影响，但其效果通常较为有限，且受环境条件的显著影响。因此，未来的研究需要进一步探讨不同喷嘴类型在不同施用时间和作物冠层条件下的具体影响，以优化氮肥的施用方法，减少环境污染并提高肥料的利用效率。此外，还需要更深入地研究土壤和天气变量如何影响喷嘴选择对NH?挥发的调控效果，以便为农业实践提供更加科学的指导。