含氯氮肥對太湖稻麥輪作體系氨揮發及作物產量的影響

張博文，趙淼，敖玉琴，張維，田玉華，李曉，葛仁山，尹斌*，朱兆良

含氯氮肥對太湖稻麥輪作體系氨揮發及作物產量的影響

張博文1,2，趙淼3，敖玉琴1，張維1，田玉華1，李曉4，葛仁山4，尹斌1*，朱兆良1

（1 土壤與農業可持續發展國家重點實驗室，中國科學院南京土壤研究所，南京 210008；2 中國科學院大學，北京100049；3 成都信息工程大學資源環境學院，四川成都 610225；4 江蘇華昌化工股份有限公司，江蘇張家港 215600）

【目的】通過研究尿素、氯化銨以及二者混合高塔造粒而成的含氯脲銨氮肥對太湖地區稻麥輪作體系作物產量、氮肥利用率、氨揮發損失、土壤氯殘留和耕層土壤 pH 的影響，為新型含氯氮肥的推廣，降低環境風險提供理論依據。【方法】通過兩年稻麥輪作季的田間小區試驗，在當地適宜施氮量條件下，以 CK (不施氮)和施用普通尿素為對照，研究了兩種含氯氮肥的施用對稻麥輪作體系作物產量和氮肥利用率的影響。采集作物收獲后 0—20 cm、20—40 cm 土壤樣品，采用硫氰酸汞比色法測定土壤氯殘留；施肥后采用密閉室間歇通氣－稀硫酸吸收法測定氨揮發通量。【結果】尿素、氯化銨和含氯脲銨處理對稻麥產量無顯著影響，但與尿素相比含氯脲銨對稻麥有增產的趨勢，而氯化銨對小麥有減產趨勢。與尿素相比施用含氯脲銨顯著提高氮肥利用率7.0% (P < 0.05)。氨揮發主要發生在稻季，與施用尿素相比單施氯化銨使麥季氨揮發降低 26.3% (1.39 kg/hm2)，而使稻季氨揮發增加 10.4% (2.67 kg/hm2)；含氯脲銨使麥季和稻季的氨揮發分別降低 5.2% (0.55 kg/hm2) 和12.9% (6.16 kg/hm2)。施用含氯氮肥土壤氯殘留表現為稻季顯著增加，而麥季則顯著降低的趨勢，收獲期耕層土壤 (0—20 cm) 氯離子含量最高不超過 160 mg/kg，低于水稻和小麥的耐氯臨界值。經過兩個稻麥輪作循環后，施用氯化銨土壤 pH 比尿素下降 0.88 個單位，而施含氯脲銨土壤 pH 與尿素沒有顯著差異。【結論】在太湖地區稻麥輪作體系中，綜合考慮產量和環境效益，含氯脲銨氮肥與兩種單質肥料相比有一定優勢，為氨揮發減排和氯化銨施用難題的解決提供了依據。

含氯氮肥；稻麥輪作；氨揮發；氮素轉化；氮肥利用率

隨著我國聯堿工業的發展，其副產物氯化銨的產量在不斷增加，2015 年達 1221 萬噸[1]，是世界上生產和施用氯化銨最多的國家。氯化銨大部分被用作農用肥料，而其物理性狀 (粉末，吸濕性強) 導致其難以儲存運輸，易結塊，不便于農業機械操作，施用困難。

氯是植物需求量最多的微量元素，植物以 Cl–形態吸收氯元素，由于土壤、水和空氣中氯的廣泛存在，一般大田作物很少出現缺氯癥狀[2]。有研究表明施氯量超過植物耐氯臨界值時，將對植物產生毒害[3]，且長期施用氯化銨有造成作物減產、土壤酸化和土壤生物活性下降等一系列風險[4–5]。楊林生等[5]，鄒長明等[6]在紅壤和紫色土 20 年以上的長期試驗結果表明，含氯氮肥對水稻和小麥均有減產趨勢。

Hahn 等[7]，劉康等[8]，周丕東等[9]等研究發現含氯氮肥中 Cl–對硝化作用有抑制作用，能夠降低土壤中 NH4+-N 硝化速率，Cl–抑制了亞硝化細菌的活性，進而可降低硝酸鹽的反硝化、淋溶和徑流等損失風險，能夠延長 NH4+-N 在土壤中的存留時間[10–11]，增強保氮能力。氯化銨作為酸性肥料，可降低土壤或田面水 pH 值，其中的氯離子可顯著降低脲酶活性[5]，有利于降低農田 NH3揮發損失風險。吳金桂等[12]，崔玉珍等[13]分別在潴育性水稻土和壤質草甸土研究發現含氯氮肥對作物有增產效果；Freeman等[14]及黃啟為等[15]研究發現合理施用氯化銨或者將氯化銨與尿素配合施用能夠提高作物產量，降低農產品硝酸鹽含量，提高作物品質，增加土壤微團聚體數量，減少Cl–在土壤中的積累。

本研究中氯脲銨氮肥是由江蘇華昌化工股份有限公司利用高塔噴漿造粒技術將尿素和氯化銨按一定比例混合造粒而成的新型脲銨氮肥，為有效解決氯化銨施用難題并減少過量 Cl–對土壤和作物造成的危害進行了探索。目前國內已有一些關于含氯氮肥在西南地區紫色土和南方紅壤丘陵地區的長期施用效果研究[5, 16–18]。本試驗是在太湖地區優化施氮量(240 kg/hm2) 的基礎上[19–20]，研究含氯氮肥對稻麥輪作體系下氨揮發損失、產量和土壤氯殘留的影響，為尿素、氯化銨兩種單質肥料的施用以及將二者混合造粒而成的含氯脲銨的施用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

田間試驗于 2013 年 11 月～2015 年 6 月 在中國科學院常熟農業生態試驗站 (31°32′45″N，120°41′57″E)進行。屬北亞熱帶濕潤氣候，年平均氣溫 15.5℃，年降雨量 1038 mm，無霜期 224 d (圖 1)。稻–麥輪作為該地區的主要耕作制度，供試土壤為太湖流域有代表性的烏柵土，基本理化性質及測定方法：pH 7.35 (水土比 2.5∶1)；陽離子交換量 (CEC) 17.7 cmol/kg，NH4OAc 法測定；有機質含量 35 g/kg，K2Cr2O7氧化法測定；有效磷含量 5 mg/kg，Olsen 法測定；速效氮含量 12.4 mg/kg，堿解擴散法測定；全氮含量 2.01 g/kg，半微量開氏法測定。

1.2 試驗設計

試驗設 4 個處理：空白不施氮 (CK)、尿素(U)、氯化銨 (NH4Cl) 和含氯脲銨 (尿素氮∶氯化銨氮 = 15∶15，總含 N 30%，由江蘇華昌化工提供，UAMF)，各處理 4 次重復，隨機區組排列，每個小區面積為 42 m2(6 m × 7 m)。稻季氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥 = 4∶2∶4 的比例施入，施氮處理施氮量均為 240 kg/hm2，小麥季氮肥按基肥∶返青肥∶拔節肥 = 4∶3∶3 比例施入，施氮量為稻季的 70%。磷肥 (過磷酸鈣) 和鉀肥 (氯化鉀) 均以基肥一次性施入，4 個處理的磷鉀肥用量保持一致。

試驗小區以水泥筑埂，水泥埂下埋 80 cm，高出地面 30 cm，水稻生長期間，除分蘗期烤田及成熟前1 周不灌水，其他時間保持 3～5 cm 深的水層。供試水稻品種為常優 5 號，水稻秧苗 4～5 葉齡移栽，行間距 20 cm × 20 cm；小麥品種為揚麥 16 號，播種量為 180 kg/hm2。雜草和病蟲害管理與當地常規一致。2014 年小麥于 2013/11/14 播種，2014/6/2 收獲，水稻于 2014/6/24 插秧，2014/11/3 收獲；2015 年小麥于 2014/11/13 播種，2015/6/4 收獲，水稻于2015/6/23 插秧，2015/11/5 收獲。

1.3 樣品采集與測定方法

氨揮發采用密閉室間歇通氣法，稀硫酸吸收—靛酚藍比色法測定[21–22]，密閉室為直徑 20 cm、高 15cm 底部開放的有機玻璃罩，頂部留有直徑 2.5 cm 的通氣孔與高 2.5 m 通氣桿連通，密閉室內的換氣頻率為 15～20 次/min。下午 5 點左右施肥，第二天上午開始進行氨揮發采集，采集時間為每天 7:00～9:00和 15:00～17:00，以這 4 h 的氨揮發通量值作為每天平均通量計算全天的氨揮總量，以空白處理的氨揮發量作為背景值, 直至施氮處理與空白處理的氨揮發日通量無差異時停止本次氨揮發的采集。氨揮發通量計算公式為：

圖1 2014～2015 稻/麥季日平均氣溫與降雨量Fig. 1 Daily air temperature and precipitation during 2014 and 2015 wheat and rice seasons in Changshu[注（Note）：a、b、c、d 分別代表 2014 麥季、2014 稻季、2015 麥季和 2015 稻季的施肥事件a, b, c and drepresent fertilization events for 2014 wheat season, 2014 rice season, 2015 wheat season and 2015 rice season, respectively.]

表1 2013～2015 年稻麥季各處理施肥量 (N∶P2O5∶K2O∶Cl) (kg/hm2)Table1 Fertilizer application rates of rice-wheat rotation system in 2013–2015

式中：FNH3排放通量 kg/(d·m2)；n 為施肥后采集天數；c 為靛酚藍比色法求得吸收液中 NH4+-N 濃度(mg/L)；v 為稀硫酸吸收液體積 (mL)；6 為換算為一天排放通量；s 為收集氨揮發的密閉室面積 (cm2)；10–9為換算系數。

稻季田面水采集：氨揮發采集期間每天上午8:00 采集田面水樣品，帶回實驗室過濾，測定田面水 pH 和其中的 NH4+-N 濃度。

土壤樣品采集：在水稻和小麥施入基肥和追肥后定期采集 0—20 cm 的土壤樣品，收獲期采集0—20 cm 和 20—40 cm 的土壤樣品，風干磨細過 2 mm 篩測定氯含量 (SmartChem200 全自動化學分析儀水浸提-硫氰酸汞比色法測定[23]) 和耕層土壤 0—20 cm 土壤 pH (水∶土 = 2.5∶1)。

作物收獲時，對每個小區進行單獨收割—脫粒—風干—測產，并采集考種樣品分為秸稈和籽粒，70℃ 烘干至恒重，分別稱取干物重后粉碎，后采用凱氏定氮法測定植株中的全氮含量，用以下公式計算氮肥利用率：

氮肥利用率 = (施氮處理水稻吸氮量 – 空白區水稻吸氮量)/施氮量

1.4 數據計算及分析

試驗數據用 SPSS 20.0 軟件進行統計分析，Origin9.1 制圖。

2 結果與分析

2.1 稻麥季氨揮發的動態變化

麥季氨揮發主要發生在施肥后的 15 d 內，各處理氨揮發的峰值出現在施肥后的 2～6 d (圖 2)，其中尿素處理氨揮發峰值最高，為 0.7 kg/(hm2·d)，隨后氨揮發速率逐漸降低，到第 15 d 氨揮發日通量降至與空白無明顯差異。2014 年麥季氨揮發主要發生時期在基肥期，而 2015 年麥季氨揮發主要發生于后期兩次追肥期間。由表 2 可知，2014 和 2015 年麥季空白、尿素、氯化銨和含氯脲銨處理氨揮發通量平均值分別為 1.59、5.28、3.89 和 5.0 kg/hm2，均顯著低于稻季，與之前研究結果一致[24–25]。2014 年麥季氨揮發通量不同肥料品種間沒有顯著性差異，2015 年麥季氨揮發通量氯化銨比尿素和含氯脲銨低 2.39 和2.17 kg/hm2，達到顯著水平 (P < 0.05)。兩年麥季氨揮發總量，與尿素處理相比，氯化銨和含氯脲銨處理氨揮發量分別降低了 26.33% 和 5.21%，其中氯化銨達顯著水平。2014 年麥季尿素和含氯脲銨處理氨揮發通量均小于 2015 年，而氯化銨和空白處理相反，原因可能是 2015 年三次氨揮發監測期間氣溫和降雨量分別比 2014 年高 1.6℃ 和 86.8 mm，較高的溫度和較多的雨水促進了麥季土壤尿素態氮的水解和 NH4+-N 濃度的升高，進而促進了氨揮發的產生，雨水對氯化銨和空白處理產生的徑流作用可能是產生年際間結果相反的原因。

由圖 2 稻季氨揮發通量圖可知，氨揮發通量受氮肥品種影響顯著。稻季氨揮發峰值出現在施肥后1～3 d，氯化銨處理氨揮發峰值最高，為 5.86 kg/(hm2·d)，氨揮發過程持續 5～7 d，之后與空白處理無顯著差異。不同施肥處理稻季氨揮發累積排放通量在 2014 年為 2.96～26.21 kg/hm2，平均為 17.87 kg/hm2；2015 為 4.41～30.54 kg/hm2，平均為 22.21 kg/hm2。兩年稻季氨揮發總排放量，與尿素處理相比，氯化銨處理氨揮發量增加了 10.41%，而含氯脲銨處理則降低了 12.86%，均達到顯著水平 (P < 0.05)。與 2015 年相比，2014 年基肥期氨揮發通量較低，因為施肥后連續的降雨事件降低了田面水中NH4+-N 濃度，導致基肥期氨揮發量較低。

2.2 含氯氮肥對稻季田面水銨態氮濃度和 pH 的影響

通過對田面水的監測發現 (圖 3)，施肥后田面水NH4+-N 濃度迅速升高，氯化銨處理第 1 天便達到峰值，而尿素和含氯脲銨在第 2～3 天達到峰值，隨后開始下降，施肥一周后降至與空白無異。2014 年氨揮發監測期間尿素、氯化銨和含氯脲銨田面水NH4+-N 濃度范圍為 0.01～52.4 mg/L，平均濃度分別為 9.41、16.15 和 9.01 mg/L，而 pH 范圍為 7.48～8.65，平均值分別為 8.06、7.85 和 7.98；2015 年氨揮發監測期間田面水 NH4+-N 濃度范圍為 0.051～66.85 mg/L，平均濃度分別為 11.86、19.03 和 11.78 mg/L，而 pH 范圍為 7.26～8.24，平均分別為 8.03、7.62 和 7.82。兩年處理間 pH 規律大致表現為氯化銨 <含氯脲銨 < 空白 < 尿素，田面水銨氮濃度表現為空白 < 含氯脲銨 < 尿素 < 氯化銨。

表2 2014～2015 兩個稻麥季不同氮肥品種氨揮發損失量 (kg/hm2) 和損失率 (%)Table2 Ammonia volatilization loss (kg/hm2) and loss rate (%) of different kinds of nitrogen fertilizers in different seasons

圖3 2014～2015 年稻田田面水中 NH4+-N 濃度和 pH 值的動態變化Fig. 3 Seasonal variations of NH4+-N concentration and pH in surface water after the N fertilizer application during the 2014 and 2015 rice growing periods

2.3 含氯氮肥對作物產量和氮肥利用率的影響

與稻季相比，麥季施氮比不施氮增產效果更為顯著，麥季平均增產率達 186.5%～334.8%，小麥季產量變化范圍為 1014～4409 kg/hm2，不同施肥處理間產量無顯著差異。產量表現為含氯脲銨 > 尿素 >氯化銨 > 空白 (表 3)，麥季施用含氯脲銨有增產趨勢，而氯化銨有減產的趨勢。2014 年小麥季處理間氮肥利用率無顯著差異，2015 年麥季，含氯脲銨顯著比尿素和氯化銨高出 9.2 和 6.3 個百分點 (P < 0.05)。

表3 含氯氮肥對稻麥產量、吸氮量和氮肥利用率的影響Table3 Effects of the chlorine-containing N fertilizer on crop yields, N uptake and nitrogen use efficiency (NUE)

由表 3 可知，在稻麥輪作制度下，兩年水稻產量變化范圍為 5413～9043 kg/hm2，與不施氮肥相比，施用氮肥均能顯著提高作物產量，2014 和 2015年稻季增產率分別為 19.7%～26.2% 和 58.5%～67.1%，不同氮肥品種間產量無顯著差異。施用含氯脲銨水稻產量最高，兩年平均 8761.5 kg/hm2，相比尿素有增產趨勢，且含氯脲銨氮肥可顯著增加水稻植株地上部吸氮量，氮肥利用率兩年平均比尿素高 9.1 個百分點，達顯著水平 (P < 0.05)；氯化銨與尿素在產量和氮肥利用率方面沒有顯著差異。

小麥籽粒氮含量各處理兩年平均為 17.94 (空白)、19.08 (尿素)、20.27 (氯化銨) 和 20.65 (含氯脲銨) g/kg；水稻季籽粒氮含量各處理兩年平均為 10.61 (空白)、13.08 (尿素)、13.72 (氯化銨) 和 14.35 (含氯脲銨) g/kg。含氯氮肥對籽粒氮含量的提高有一定促進作用，氯化銨處理小麥和水稻籽粒氮含量比尿素高出 6.2% 和 4.9%；含氯脲銨處理小麥和水稻籽粒氮含量比尿素高出 8.2% 和 9.7%，達顯著水平 (P < 0.05)。

2.4 含氯氮肥對土壤氯殘留和 pH 的影響

每年空白、尿素、氯化銨和含氯脲銨處理帶入農田氯含量 (包括含氯氮肥和氯化鉀) 分別為，218、218、1252 和 735 kg/hm2，耕層土壤 0—20 cm土層 Cl–殘留量范圍，麥季為 40.8～88.9 mg/kg，稻季為 99.5～151.9 mg/kg，表現為麥季顯著降低，稻季顯著升高的規律 (圖 4)，其中氯化銨處理氯殘留量顯著高于其他處理。20—40 cm 土層 Cl–含量為67.37～101.7 mg/kg，施含氯肥料處理比空白高出4.95～26.66 mg/kg，各收獲季節不同處理間均無顯著差異。

圖5 反映了不同施肥處理對耕層土壤 pH 的影響，pH 呈現麥季升高，而稻季下降的規律，從 2014麥季到 2015 稻季 pH 范圍分別為 7.81～7.96、7.58～7.69、8.0～8.45 和 6.83～7.71。經過兩個稻麥輪作季節后，施用氯化銨土壤 pH 平均較施用尿素處理下降0.88 個單位 (P < 0.05)，而施含氯脲銨土壤 pH 與尿素沒有差異。在太湖流域稻麥輪作體系下長期施用氯化銨對土壤pH有降低的風險，故不推薦將氯化銨作為單一氮肥長期施用。

圖4 2014～2015 年稻麥季收獲后 0—20 cm 和 20—40 cm 土壤中 Cl–含量Fig. 4 Cl–contents in 0–20 cm and 20–40 cm soil after the harvest during the 2014–2015 rice-wheat rotation seasons[注（Note）：柱上不同字母表示施氮處理間差異達 5% 顯著水平Different letters above the bars mean significant among the fertilizers at the 5% levels.]

圖5 收獲季耕層土壤 0—20 cm 土壤 pH 值Fig. 5 Soil pH in 0–20 cm after the harvest

3 討論

3.1 含氯氮肥的氨揮發特征

溫度和降雨等氣象條件對農田氨揮發均產生重要影響[26–27]，這些因素直接或間接的影響氮肥在土壤中的遷移轉化。2014 年麥季氨揮發主要發生在基肥時期，而 2015 年主要發生在后兩次追肥。這主要與施肥后的降雨事件和當時的溫度有關。在太湖流域水旱輪作制度下，麥季氨揮發通量顯著低于稻季，原因是麥季施肥量僅為稻季 70%，且麥季低溫以及麥季土壤在非淹水條件下硝化速率較高，降低了土壤中 NH4+-N 濃度，而多以 NO3–-N 形式存在于土體[28]。麥季氯化銨氨揮發通量低于尿素，與劉康[11]等研究結果一致，原因可能是氯化銨作為一種酸性肥料降低了表層土壤 pH。

氨揮發通量與田面水 NH4+-N 濃度以及 pH 顯著相關[21, 29]。與麥季不同，稻季水田處于淹水條件下，肥料氮素水解后主要以 NH4+-N 形式存在。氯化銨施入后迅速溶解，增加了田面水 NH4+-N 濃度，在氨揮發監測期間，氯化銨田面水 NH4+-N 濃度兩年平均值比尿素高出 65.4%，雖然其 pH 值較尿素低 0.31 個單位，但是氯化銨的氨揮發通量仍然最高。相比氯化銨，在氨揮發監測期間，含氯脲銨田面水 NH4+-N 濃度兩年平均值比尿素低 2.3%，且 pH 值比尿素低0.145 個單位，故含氯脲銨氨揮發通量最小。含氯脲銨作為尿素和氯化銨的混合造粒產物，使得田面水NH4+-N 濃度和 pH 均低于尿素處理，可能因為含氯脲銨處理中 Cl–1抑制了脲酶活性[30]并且在一定層度上降低了田面水 pH 所致。

3.2 含氯氮肥的產量效應

有研究報道，Cl–能抑制土壤氮素的硝化作用[31]，并促進對氮素的吸收[32]，但也有研究報道稱 Cl–能夠抑制作物對 P、Ca、Mn 和 Si 等元素吸收[6]。關于氯化銨的施用，周丕東[9]通過玉米盆栽實驗以及沈陽農學院土化系[33]在遼寧省主要土壤類型上的氯化銨試驗已經驗證了氯化銨的硝化抑制作用和增產效果。但是氯化銨在太湖流域稻麥輪作制度下對小麥卻有減產趨勢，可能與該地土壤條件有關，水旱輪作的土壤在小麥播種前翻耕土地，土地表層分布著諸多土塊易導致施肥不均勻，高濃度的 Cl–易對小麥幼苗產生毒害作用；也可能是因為與稻季相比，麥季氮素多以 NO3–-N 形式存在于土體，Cl–與 NO3–-N 之間的拮抗作用抑制了小麥對氮素的吸收，以上兩點原因掩蓋了 Cl–對硝化抑制進而增產的效果。

氨揮發是農田氮素主要的損失途徑之一，減少氨揮發損失對于提高作物產量和氮肥利用率至關重要。本研究結果表明含氯脲銨氮肥氨揮發量平均比尿素和氯化銨降低 14.79% 和 26.68%，進而減少了氮素損失，有助于提高氮素利用率。另外，含氯氮肥對籽粒氮含量的提高方面有一定促進作用，含氯氮肥處理的水稻和小麥籽粒氮含量較尿素高出 4.9%～9.7%，這可能與肥料中 Cl–促進了作物對氮素的吸收有關[32]，與吳金桂[12]等研究結果一致。

3.3 含氯氮肥氯殘留和 pH 分析

有研究表明施氯量超過植物耐氯臨界值時，將對植物產生毒害[2–3]，長期施用氯化銨會有造成作物減產、土壤酸化和土壤生物活性下降等一系列風險[4–5]。氯是植物必需的微量營養元素，但是含氯氮肥中 Cl–含量和鹽指數都較高，關于含氯氮肥施用對土壤氯殘留的影響，毛知耘等[2]根據氯水平對作物產量和品質的影響總結出水稻耐氯臨界值為 750～850 mg/kg，為強耐氯作物，小麥耐氯臨界值為 500～600 mg/kg，屬于中等耐氯作物。本研究結果表明，在太湖地區稻麥輪作體系下，空白、尿素、氯化銨和含氯脲銨四個處理年施氯量分別為 218、218、1252 和735 kg/hm2的情況下，收獲季土壤氯殘留量最高不超過 160 mg/kg，遠低于該臨界值，因而不會對稻麥產量和品質造成負面影響。本研究中施用含氯肥料土壤氯殘留量表現為在稻季顯著增加，而麥季顯著降低的趨勢，主要原因為麥季施氯量小于稻季，且麥季降雨對 Cl–有淋洗作用。連續施用含氯氮肥對耕層土壤 pH 有降低的趨勢，單施氯化銨酸化最為嚴重，與吳金桂等[12]在蘇南地區研究結果一致。在太湖流域稻麥輪作體系下應避免連續施用單質氮肥氯化銨，而與氯化銨相比，含氯脲銨在減緩土壤酸化方面具有優勢。

4 結論

氨揮發主要發生在稻季，受田面水 NH4+-N 濃度和 pH 影響較大。含氯脲銨在稻麥季氨揮發量均低于兩種單質肥料，氯化銨在稻季氨揮發量最高，而麥季相反。在適宜施氮量下，施用含氯脲銨能顯著提高氮肥利用率且對稻麥均有增產的趨勢，而氯化銨對小麥有減產趨勢。施用含氯氮肥土壤氯殘留量表現為在稻季顯著增加，而麥季顯著降低的趨勢。經過兩個稻麥輪作循環后，連續兩年施用氯化銨對土壤 pH 有降低的作用，而施含氯脲銨土壤 pH 與尿素沒有差異。綜合考慮產量和環境效益，與單施尿素或氯化銨兩種單質氮肥相比，兩種肥料混合造粒而成的含氯脲銨具有明顯優勢，為氨揮發減排和聯堿工業副產物氯化銨的施用提供了依據。

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Effects of chlorine-containing nitrogen fertilizer on ammonia volatilization and yields under rice–wheat rotation system in Taihu Lake region

ZHANG Bo-wen1,2, ZHAO Miao3, AO Yu-qin1, ZHANG Wei1, TIAN Yu-hua1, LI Xiao4, GE Ren-shan4, YIN Bin1*, ZHU Zhao-liang1
( 1 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3 College of Resources and Environment, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China; 4 Jiangsu Huachang Chemical Co., LTD, Zhangjiagang, Jiangsu 215600, China )

【Objectives】With the aim of marketing anew technological chlorine-containing fertilizer with decreasing environmental risk, we gained insight into crop yield, nitrogen use efficiency (NUE), ammonia volatilization, soil residual chlorine and pH in soil from rice–wheat rotation system with addition of urea, ammonium chloride and urea-ammonium mixed nitrogen fertilizer (urea∶ammonium chloride = 1∶1, manufactured with tower spray granulation technology, UAMF) in Taihu Lake region.【Methods】Taking the no fertilizer application (CK) and conventional urea application (U) as two controls, effect of the chlorine-containing Nfertilizer was studied through atwo-rotation filed plot experiment in Taihu Lake region. The chlorine residual at the depths of 0–20 cm and 20–40 cm soil after the harvest was determined with the mercury thiocyanate spectrophotometry. The NH3volatilization was measured by adynamic chamber method.【Results】There were no significant differences in statistics among grain yields for the applied urea, ammonium chloride and UAMF. But compared with the urea fertilizer, the UAMF had ahigher trend for the rice and wheat yields and the ammonium chloride had alower trend for the wheat yield. In addition, the UAMF significantly increased the NUE by 7.0% compared to the urea application (P < 0.05). The NH3volatilization occurred primarily during the rice season rather than during the wheat season. Compared to the NH3volatilization from the urea, the NH3volatilization amounts of the ammonium chloride were decreased by 26.3% (1.39 kg/hm2) in wheat season but increased by 10.4% (2.67 kg/hm2) in rice season. In contrast, the UAMF presented 5.2% (0.55 kg/hm2) and 12.9% (6.16 kg/hm2) decreases in wheat and rice season, respectively. The two chlorine-containing fertilizers both increased significantly the load of the chlorine residual in soil during the rice season but had areduced trend during the wheat season. Above all, the chlorine residual in soil after the harvest was less than 160 mg/kg, which was under the reported threshold of the chlorine resistance for the rice and wheat. The pH in soil of the UAMF was also not changed significantly, but that of the ammonium chloride decreased by 0.88 units compared with the urea.【Conclusions】Taking into consideration both the yield and environmental benefit in the rice–wheat rotation system, the UAMF should be apromising Nfertilizer for replacing urea or ammonium chloride in Taihu Lake region.

chlorine-containing nitrogen fertilizer; rice–wheat rotation; ammonia volatilization; N transformation; nitrogen use efficiency

2016–11–29 接受日期：2017–02–18

國家重點基礎研究發展計劃（973 計劃）項目（2013CB127401）；國家重點研發計劃項目（2016YFC0207906）資助。

張博文（1990—），男，河南周口人，碩士研究生，主要從事土壤氮素循環與環境污染控制技術研究。

E-mail：bwzhang@issas.ac.cn。 *通信作者 E-mail：byin@issas.ac.cn