氨揮發是農田氮素的重要損失途徑，也是我國大氣中氨氣的主要來源。據估算，2010年我國農田施肥引起的氨揮發損失達 448萬t，約占全國氮肥使用總量的15%。氨氣作為空氣中重要的活性氮組分，與 SO₂ 、NOx 等反應生成各種大氣氣溶膠細粒子，這些氣溶膠粒子是構成大氣環境中細顆粒污染物的主要組成部分。研究發現氨氣的排放量比 SO₂和NOx的排放量與PM2.5濃度的時空變化具有更強的相關性，對我國城市PM2.5年均濃度貢獻率高達29.8%。
 

文獻摘要：

氨揮發是太湖流域農田氮肥損失的重要途徑之一。本試驗采用高時間分辨率的 TDLAS-BLS 技術研究太湖流域稻田追肥期氨揮發規律及其影響因素。結果表明：追肥后稻田上方空氣中氨濃度白天明顯大于夜間，而且瞬時波動較大。稻田氨揮發速率呈現先上升后下降的趨勢，峰值出現在施肥后的 2 ~ 3 d，且氨揮發僅持續 1 周左右。分蘗期氨揮發速率和損失率均大于抽穗期，兩個時期氨揮發損失率分別為 36.6%、23.0%。氨揮發集中在較短時間內，分蘗期、基于抽穗期施肥后前 4 d 的累積氨揮發量分別占總氨揮發損失的 80%、84%。分蘗期風速、光照、氣溫對稻田氨揮發均具有明顯的促進作用，其中光照的作用更為顯著；抽穗期風速和氣溫對氨揮發的影響較低。降雨對氨揮發具有強烈的抑制作用，降雨期間是影響氨揮發產生的主要因素。

實驗方案：

試驗于2017年7—8月在實驗站附近水稻田中進行。試驗地地勢平坦，周圍無明顯干擾風場的障礙物。設置東西長 120 m、南北寬 40 m 的水稻田作為試驗施肥區。水稻生長季氮肥施用量 N 270 kg/hm² ，按基肥、分蘗肥、穗肥(35%∶40%∶25%)施用，基肥采用復合肥(15–15–15)，追肥均采用尿素(含 N464 g/kg)。為避免周圍農田追肥對本次試驗監測結果的影響，試驗區追肥時間與周圍農田相隔 15 d左右。分蘗肥、穗肥分別在7月13日和8 月21日16:00—18:00均勻撒施，隨后使用 TDLAS 光譜儀連續在線監測稻田氨揮發，直至揮發煙羽氨濃度與背景氨濃度相近為止。分蘗期水稻植株高度在30~35cm，抽穗期水稻植株高度在80~85cm。由于夏季稻田水蒸發量較大，定于每天5:00左右開始向試驗地灌水至水深8Acm。

田間氨濃度監測如圖1所示，在試驗地施肥區中間橫向布置一套開路式 TDLAS 氨氣監測系統，用來監測揮發煙羽氨氣濃度。測線距離100m，分蘗期和抽穗期光路高度分別為 1.2、1.5m。同時在試驗區的正西方向70m處，相同高度處布置另一套氨氣監測系統監測背景氨濃度。系統設置為2s記錄一次氨濃度數據。分蘗期從7月13日18:30開始至7月20日18:30連續監測168h，抽穗期從8月21日18:30開始至8 月28日18:30連續監測168h，直至揮發煙羽空氣氨濃度與背景值接近為止。BLS 模型模擬氨揮發所需的u * 、L、z 0 與 β 由三維超聲風速儀測定的風速、風向、氣溫等氣象數據計算得到。三維超聲風速儀安裝在試驗地附近距地面 1.8m高度處，數據采集頻率為10Hz，并由數據采集器中軟件處理為30min平均值。光照和降雨數據取自常熟實驗站氣象觀測場。

 表 1 田間監測的試驗設計

田面水樣采集分析：為明確田面水理化性質對稻田氨揮發的影響，氨揮發監測期間定于每天 6:30 在田間多點采集灌溉水和試驗區田面水，帶回實驗室過濾后，分別使用靛酚藍比色法、雙波長比色法測定水樣中 NH₄⁺ -N、NO₃^- -N濃度。 測量氨NH₃通量使用的痕量溫室氣體分析儀可以采用Aerodyne可調諧二極管激光痕量氣體分析儀。

達上表所述，量程是0-10ppm，同時具備< 0.5 s的最小上升/下降時間(1/e)（反應時間快），可長期處于采集、處理、記錄濃度數據過程處于10Hz的時間頻率水平，完全滿足通量觀測的技術要求。

​實驗中還可使用自動靜態箱模擬不同試驗條件下的水稻田氮肥NH3揮發通量測試。澳作公司擁有自主知識產權、自主研發、國內生產的iChamber 群落自動箱，具有獨一無二的無框架、無立柱設計，高度隨植物生長可調、面積可達1平米、高度2米。即可用于呼吸測量，也可用作群落光合室。iChamber自動箱可以是透明的，也可以是黑色的，可以直接測量凈群落生態系統碳交換量（NEE）、群落生態系統的呼吸量(ER)。

測量時的iChamber

​ 土壤自動箱大多以國外廠家的產品為標桿，但大尺寸的自動箱邊框、支架對測點的降雨、風速等小氣候有影響。也可選用小型自動箱，小尺寸的自動箱測量面積小，高度低，只能用于幼苗時期。

結論: 

利用高時間分辨率、高靈敏度的 TDLAS-BLS 技術，對太湖流域稻田追肥期氨揮發進行更加精準測定和分析研究，發現追肥后稻田上方空氣中氨濃度受風速影響，瞬時波動較大。氨揮發速率于追肥后的2~3d 即達到峰值，氨揮發損失主要集中在施肥后的前4d。分蘗期氨揮發速率和損失率均明顯大于抽穗期。風速、光照、氣溫都促進稻田氨揮發損失，其中光照的影響最大，降雨對氨揮發具有短時抑制作用。相比傳統箱式法的分時段采樣分析，TDLAS-BLS 技術通過無干擾連續在線監測可研究農田氨揮發日內動態變化及影響因素，同時準確定量氨揮發損失。