海南省香蕉种植业氨排放监测评估

摘要  [目的]研究海南香蕉种植业施用氮肥后氨排放规律及氨排放总量。[方法]充分利用海南省现有农业统计，并用通气法对海口市咸来镇香蕉地进行氨气排放大田原位监测。[结果]影响海南香蕉地氨挥发速率的主要影响因子有施肥量、土壤pH、土壤有机质、降雨量等。在不同监测时段的主要影响因子不同。香蕉地氨挥发累积损失量和损失率随施氮量增加而增加。海南香蕉种植业施肥氨排放的氮肥损失率为1.32%，与其他作物相比，氮肥损失率较低主要原因有较低的土壤pH、较高的土壤有机质、喷灌施肥方式。海南香蕉种植一个生长周期（1年）施用化肥含氮量为23 065.6 t，氨排放量为304.5 t，其中澄迈县、乐东县、昌江县氨挥发量较大，占全省氨挥发量的50.9%。[结论]为减少海南省因香蕉种植施肥带来的氨挥发，建议从少量多次施肥、改进施肥方式、尽量选择降雨期间施肥、增加土壤有机质含量等方面加强改进。

关键词  香蕉种植;施氮量;氨排放;监测评估

中图分类号  X 173   文献标识码  A    文章编号  0517-6611（2022）15-0066-04

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2022.15.018

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Monitoring and Evaluation of Ammonia Emission from Banana Planting Industry in Hainan Province

XIAN Ai-dan1，ZHU Wen-jing2，WU Xiao-chen1 et al

（1.Hainan Institute of Environmental Science Research，Haikou，Hainan 570100;2.Wenchang Environmental Monitoring Station， Wenchang， Hainan 571300）

Abstract  [Objective] To study the ammonia emission law and total ammonia emission after nitrogen fertilizer application in banana plantation in Hainan.[Method] Make full use of the existing agricultural statistics of Hainan Province， and conduct in-situ monitoring of ammonia emission in banana fields in Xianlai Town， Haikou City by ventilation method.[Result] The main factors affecting the rate of diamine volatilization in Hainan banana were fertilizer application amount， soil pH， soil organic matter，rainfall and so on. The main influencing factors were different in different monitoring periods.The cumulative loss and loss rate of ammonia volatilization in banana increased with the increase of nitrogen application rate.The nitrogen loss rate from ammonia fertilization in Hainan banana planting industry was 1.32%. Compared with other crops， the nitrogen loss rate was lower mainly due to the following three reasons：lower soil pH，higher soil organic matter，sprinkler irrigation and fertilization. In a growth cycle （1 year） of banana planting in Hainan， the nitrogen content of fertilizer was 23 065.6 t and the ammonia emission was 304.5 t. Among them， the ammonia volatilization in Chengmai， Ledong and Changjiang was relatively large， accounting for 50.9% of the whole province’s ammonia volatilization.[Conclusion]In order to reduce the ammonia volatilization caused by banana planting and fertilization in Hainan Province， it is recommended to strengthen the improvement from the aspects of small and multiple fertilization， improving fertilization methods， choosing fertilization during rainfall as much as possible， and increasing soil organic matter content.

Key words  Banana planting;Nitrogen application;Ammonia volatilization;Monitoring and evaluation

我国是农业大国，农业源氨排放是大气中氨的主要来源，其中氮肥施用及畜牧养殖氨排放占农业源氨排放总量的70%～90%[1-3]。大量的氨在空气中积累，会造成空气能见度降低、大气霾污染、水体富营养化等环境问题，对生态系统及人类健康都会产生重要影响[4]。氨排放对PM2.5的贡献很大，达到了30%左右[5]。因此，种植业氮肥施用所带来的氨挥发是我国氨排放研究中不可忽视的问题。海南省地处热带北缘，热区面积3.54 万km2，全年日照时间长，雨量充沛，是热带水果种植优良基地。据《海南统计年鉴—2018》数据显示，2017年全省香蕉收获面积达3.49 万hm2，总产量达127.17 万t，是海南产量最大的水果和经济作物。且香蕉是大水大肥作物，在生长期内要施肥多次，需肥量大[6]，因此研究海南香蕉种植业氨排放，对下一步控制农业源氨气排放、提升全省环境空气质量、2035年海南省环境空气质量达到世界领先水平具有重要的意义。

近年来，我国种植业氨排放研究主要集中在以下3个方面：①建立不同区域尺度的农业源氨排放清单[7-10]，此类研究主要采用经验法对不同农业源的氨挥发贡献进行统计和比较;②农业源氨排放影响因素研究，对影响氨排放的气象条件（温度、降水、风速和光照强度）、土壤因素（土壤类型、理化特性、含水量等）、施肥因素（肥料种类、施肥量、施肥方式、灌溉和施肥时期）等影响因子进行分析[11-14]找出了部分相关性;③对某一具体作物氨挥发特征进行研究，水稻、小麦、玉米等粮食作物及蔬菜居多[12-13，15-19]，涉及的其他作物种类较少。

在现有研究中，主要集中在东北平原、长江三角等地开展水稻、蔬菜等施用氮肥后氨排放情况研究，缺乏热带地区种植业氨挥发特征研究，尤其是对热带香蕉种植业氨挥发特征和排放量鲜见系统研究。因此，该研究以海南香蕉种植业为研究对象，对海南香蕉种植业氨排放进行大田原位监测，掌握海南香蕉地氨挥发规律，并建立海南省香蕉种植业氨排放清单，以期全面掌握香蕉种植业氨排放现状及趋势，为合理施肥、控制氨源、改善环境以及研究霾形成机制提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 监测点位布设

选取海口市咸来镇恭举村一户蕉农的4 hm2香蕉地作为监测点，地理坐标为110°35.05′E、19°50.34′N。该试验地供试香蕉品种为“南天黄”，2017年6月移植种植，种植密度为2 400株/hm2。该地施肥方式为“喷灌法”，是大多数海南香蕉种植户所采用的施肥方法。试验地土壤类型为砖红壤，pH为5.854，其耕层土壤养分含量

分别为有机质26.82 g/kg、全氮1.565 4 g/kg、氨氮8.338 mg/kg、有效磷0.93 mg/kg、速效钾346.44 mg/g。海南省土壤均以弱酸性砖红壤为主，此试验地具有一定的代表性。

1.2 试验设计

选取面积分别为100、120、120 m2的3个试验小区，分别作为前期肥、中期肥、后期肥的监测点位。每个点位分成面积相等的2 个地块，在每个地块内均匀布设5 个氨挥发采集装置，即每个点位共布设10 个采样装置。

试验以农民在不同时期的习惯施肥量作为试验处理标准，2019年5月14日在试验小区1按复合肥和氯化钾2 ∶1比例（含氮量为0.2 kg）模拟香蕉种植前期施肥，并开始第一期氨气监测;2019年6月10日，在试验小区2按复合肥和氯化钾1 ∶1比例（含氮量为0.36 kg）模拟香蕉种植中期施肥，在试验小区3按复合肥和氯化钾1 ∶2比例（含氮量为0.48 kg）模拟香蕉种植后期施肥，并开始第二期监测。

1.3 采样方法

氨挥发采用通气法测定。如图1所示，采样装置内径15 cm、高15 cm，分别将2块厚度均为2 cm、直径为16 cm的海绵置于硬质塑料管中，下层海绵距管底5 cm，上层海绵与管顶部相平。

每期监测采样15 d，前6 d每天1次，后9 d每3 d 1 次。

作物施用肥料后立即开始第1 次采样，之后按照采样频次每 天09：00—10：00采样。取样时，将通气装置下层的海绵取出，装袋密封，同时换上另一块浸过15 mL磷酸甘油（50 mL 磷酸加 40 mL 丙三醇，定容至1 000 mL）的海绵。如上层海绵变干，及时进行更换。

1.4 铵离子测定

种植业氨气排放量测定采用海绵浸提法，即采用氯化钾溶液提取海绵中吸收的NH4+，浸提液中的铵离子用靛酚蓝比色法测定，该方法灵敏度和准确性高，适于大批量样品人工分析测定。

1.5 氨挥发估算方法

（1）氨挥发速率计算公式如下：

v=[M /（A ·D）]/100  （1）

式中，v为氨挥发速率[kg/（hm2 ·d）];M为通气法中单个装置平均每次测得的氨量（mg）;A为捕获装置的截面积（m2）;D为每次连续捕获的时间（d）。

（2）每个监测地块氨挥发量计算公式如下：

N=  n i=1 ωi ×  A地块 A装置 ×104  （2）

式中，N为监测地块氨挥发量（g）;ωi为第i次氨挥发采集装置捕获的中氨氮含量（g）;A装置为采样装置横切面积（cm2）;A地块为监测地块面积（m2）。