不同表面分子膜材料抑制稻田氨揮發的效果及其作用途徑

王夢凡，俞映倞，楊 梖，謝 斐，侯朋福，楊林章，薛利紅*，孫慶業

（1.安徽大學資源與環境工程學院，合肥 230601；2.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所，農業部長江下游平原農業環境重點實驗室，南京 210014；3.江蘇省林業科學研究院，南京 211153）

我國是世界上最大的氮肥消費國，2016年，我國農業氮肥用量約為3062萬t，占全球總量的31%（糧農組織，2018年）。然而我國的氮肥利用率僅為35%左右，遠低于世界發達國家水平[1]。氨揮發是稻田氮素損失的重要途徑之一[2]，其損失比例占氮肥施用量的10%～60%，是造成氮素利用率低的主要原因[3]。田間氨揮發主要集中于施肥后一周內，占對應各施肥期氨揮發總量的60%以上[4]。大量的氨揮發還帶來了一系列的環境問題，如大氣污染、雨水酸化、水體富營養化和生物多樣性喪失等[5-8]。無論從農學、生態學還是經濟角度上，減少氨排放對于提高氮肥利用率、防止區域空氣污染、緩解全球氣候變化和保護人類健康都起著重要作用[9]。

以減少氨揮發排放為目的的研究已有不少，目前的主要技術手段有肥料深施[10]、施用緩控釋肥[11]、添加相關氮轉化抑制劑[12]、利用有機化合物如生物炭等來改進施肥屬性[13]等。然而，這些旨在削減氨揮發的手段都或多或少存在一些缺陷，如調整施肥方式需要耗費人力物力且在農業操作中多有不便、成本較高；緩控釋肥成本相對較高難以大面積應用[14]；添加相關氮轉化抑制劑的效果相對較小，且研究結果不統一[15]；利用有機化合物如生物炭等來改進施肥屬性的方式缺乏一定的經濟環保性和結論統一性[16]。而施用稻田表面分子膜可以在不改變施肥方式和氮肥屬性的條件下通過物理及化學等多方面共同作用抑制氨揮發，且添加材料可逐漸自然降解，不會帶來二次污染，因此具有很好的環境經濟效應，有利于保護環境和農業可持續發展，是一種截然不同的抑氨途徑[17]。前人研究表明，稻田表面分子膜可抑制氮肥的氨揮發損失，減少棵間水分蒸發量，提高田面水的溫度，抑制稻田的藻類生長，提高氮肥利用率，從而起到節肥、節水和增產的作用[18]。許前欣等[19]和張桂萍等[20]的研究表明施用表面分子膜可使水稻增產6.5%～7.9%，節約氮肥用量25%。尹斌等[18]的試驗結果表明施用液態分子膜能顯著減少稻田中的氨揮發損失，減少水分蒸發20%～40%，提高田面溫度1～2℃，同時可使水稻產量增加4%～12%，為稻田施用表面分子膜提供了一定的科學依據。然而現有抑氨膜雖然明確了表面分子膜能有效降低稻田的氨揮發，具有一定的稻田增產效果，但對不同添加材料及適宜添加量的選擇研究鮮有報道。蔡貴信[21]的研究發現，添加材料存在成膜不穩定、成本高和膜極易破裂或向下風口聚集等問題，同時其適宜添加量和抑制氨揮發的作用途徑也不明確，很難進行大規模的田間應用。因此亟需開展表面分子膜材料的篩選，并深入探討其抑制氨揮發的作用途徑等研究。

在抑制氨揮發的成膜材料的選擇上，首先應價格低廉容易獲取，同時環境友好、可自然降解、不會帶來二次污染，而且其降解產物最好能進一步作為有機碳源來調控化肥氮在土壤中的轉化、吸附并促進植物的氮素吸收[18]。聚乳酸（PLA）是一種性能優良且具有生物相容性和生物可降解性的聚合物，可通過玉米、木薯、馬鈴薯和甘蔗等可再生資源發酵產生，最終分解成水和二氧化碳，不污染環境[22]。玉米蛋白是從玉米濕磨工業中的副產物——玉米麩中提取出來的，具有良好的成膜特性，所成膜具有一定韌性，而且光滑、耐水、耐油、防腐[23]；Span 60是一種非離子型表面活性劑，該物質是水、油型優良乳化劑，具有很強的乳化作用和分散效果[24]。

因此，本研究選取PLA、玉米蛋白和Span60三種材料，在四種添加比例條件下進行培養，研究不同添加材料及比例在一定周期內對氨揮發損失過程、水面蒸發速率和水土體系氮素動態的影響，分析影響控制氨揮發損失的關鍵因素和控制效果，明確最佳的表面分子膜材料及其適宜用量，為減少氨揮發并提高稻田氮素利用率提供一種可選擇的技術途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 土壤材料

本實驗供試土壤采自江蘇省農科院試驗基地的長期稻-麥輪作農田（32°03′N，118°51′E），采集時去除表層浮土，取0～20 cm表層土壤，經自然風干后過2 mm孔徑篩備用。土壤基本理化性狀為：pH 7.10、有機質12.43 g·kg-1、全氮1.75 g·kg-1、全磷0.71 g·kg-1、銨態氮13.29 mg·kg-1、硝態氮72.56 mg·kg-1、速效磷 30.27 mg·kg-1、速效鉀101.83 mg·kg-1。

1.1.2 成膜材料

本試驗以 PLA[聚乳酸，（C3H4O2）n，購自華創塑化]、玉米蛋白（Zein from corn，蛋白≥90%，N≥14%，購自安耐吉化學）和Span60（C24H46O6，化學純，購自瀘試）為成膜材料。根據各自成膜特性，將各添加材料加入一定比例的無水乙醇（C2H6O，含量≥99.7%，分析純，購自瀘試）乳化后配制成相應的乳液，PLA、Span60、玉米蛋白3種添加材料乳劑與水的比例分別為2∶3、2∶3、1∶4。采用原子力顯微鏡（AFM）和掃描電子顯微鏡（SEM）觀察添加材料所形成的表面分子膜的微觀形貌（圖1），通過觀察含8 g·m-2的PLA、8 g·m-2的玉米蛋白和6 g·m-2的Span60的AFM和SEM圖可以看出配制完成的溶液存在一定的表面分子膜結構，整體成膜較均勻且存在一定的膜厚度。

圖1 不同添加材料表面分子膜的AFM和SEM圖Figure 1 AFM and SEM image of molecular film on different additive materials

1.2 試驗設計

試驗于2019年2月26日在江蘇省農業科學院玻璃溫室中進行，溫室頂部為透明玻璃，且室內溫度在20～35℃之間，防止室內溫度過低或過高影響其水土體系微生物及成膜效果[25-26]。試驗設置3種材料、4個添加比例（分別記作1、2、3、4）及1個無材料添加的對照（CK），共計13個處理，各3次重復。試驗以380 mm×260 mm×130 mm（總容積為12.84 L）PVC箱作為培養容器，且每個培養容器視為一個培養體系，故本試驗共涉及培養體系39個。試驗開始前一周在每個培養體系中加入4.5 kg土壤（以干土計），實際土層高度為5 cm，并用去離子水進行浸泡，確保試驗開始時土壤呈飽和持水狀態。試驗開始時，向各培養體系中加入30 mg·L-1的氯化銨溶液4 L，使水層高度保持在8 cm。試驗期間每日及時補充去離子水，保證培養體系中田面水高度保持一致。表面分子膜添加量的比例通過材料的溶解度和成膜狀態確定，其中PLA的添加比例為2、4、6、8 g·m-2（以干性物質計，下同）；玉米蛋白的添加比例為 1、2、4、8 g·m-2；Span60的添加比例為1、2、4、6 g·m-2。

試驗周期共為15 d，設置此試驗天數的原因主要有以下兩點：（1）以往研究表明，稻田氨揮發的排放主要集中于施肥后一周內，峰值出現在施肥后1～3 d內。如彭世彰等[27]和鄧美華等[28]指出施肥后一周內的氨揮發排放量約占整個水稻生長周期的60%～85%。（2）由于分子膜材料的添加，有可能會增長氨揮發的排放時間，為了更好地檢測分子膜對特定時間段氨揮發損失總量的影響，增長了一定的觀察時間。且為合理設置時長，試驗前期針對每個研究涉及的分子膜材料做了探索性預試驗，15 d的周期設定在本試驗添加比例下已能體現添加材料對氣液界面氨分子運動的影響。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 田面水銨態氮濃度、蒸發速率、pH

將配制完成的300 mL表面分子膜溶液于2019年2月26日上午用噴壺均勻噴灑于加入氯化銨后的培養容器中，分別在加入表面分子膜后的第1、2、3、5、7、9、11、13、15日上午8：00—10：00進行采樣，39個樣品各采集1個。為防止破壞表面分子膜的完整性，用針管抽取水樣50 mL，將采集后的水樣通過0.45 μm的微孔濾膜進行過濾，濾液中銨態氮含量由荷蘭Skalar連續流動分析儀進行測定。采集水樣的同時使用德國pH 3310 SET 2型便攜式pH計和直尺進行箱內pH值和田面水高度的測定，采樣完成后用去離子水加至初始高度。液面蒸發速率的計算公式為：式中：A為培養容器的底面積，cm2；h為液面下降高度，cm；D為每次測量的時間，d。

1.3.2 氨揮發的采集與測定

氨揮發收集采用通氣法[29]。收集裝置由聚氯乙烯硬質塑料管（PVC）制成，內徑為10 cm，高為15 cm，將厚度1.5 cm、直徑11 cm的海綿均勻浸以磷酸甘油溶液（50 mL磷酸+40 mL丙三醇，定容至1000 mL）后，置于硬質塑料管中，其中下層2 cm塑料管埋入土壤中，海綿與管頂部相平，氨揮發在加入表面分子膜的當日開始收集，與水樣的采集同時進行。取樣時，將海綿取出，迅速編號后分別裝入自封袋密封，同時換上另一塊剛剛浸過磷酸甘油的海綿。將收集的海綿帶回實驗室后分別裝入500 mL的塑料瓶中，加入200 mL 2 mol·L-1的KCl溶液，使海綿完全浸于其中，在25 ℃、180 r·min-1下恒溫振蕩1 h，過濾，采用荷蘭Skalar連續流動分析儀測定濾液中的銨態氮含量。氨揮發積累量為試驗周期內測定氨揮發日通量的總和，其計算公式為：

式中：M為通氣法或密閉法單個裝置平均每次測得的氨量（NH+4-N），g；A為捕獲裝置的橫截面積，cm2；D為每次連續捕獲的時間，d；c為KCl浸取液中NH+4-N含量，mol·L-1；V為KCl浸取液的體積，本試驗取0.2 L；Mo為氨的摩爾質量，取17 g·mol-1。

1.3.3 土壤的采集與測定

分別在實驗開始前和結束后進行土壤采集，將采集后的土樣編號后分別裝入自封袋中帶回實驗室，稱取6 g的土壤分別裝入100 mL的塑料瓶中，加入50 mL 2 mol·L-1的KCl溶液進行浸提，在25℃、180 r·min-1下恒溫振蕩1 h，過濾，采用荷蘭Skalar連續流動分析儀測定濾液中的銨態氮和硝態氮含量。

1.3.4 水分蒸發比阻的測定

通過水分蒸發比阻的測定來表征不同添加材料抑制水分蒸發的能力，在田面水上方5 cm處放置一盛有相同質量氯化鈣顆粒的濾網，直徑為10 cm，底部孔徑為3 mm，可容水汽通過。經過一定時間后稱取其質量。蒸發比阻（r）的計算公式為：

式中：A為水蒸氣通過的面積，cm2；W、W0分別為水面和干燥劑上的水蒸氣平衡濃度；mf、m0分別為存膜和無膜時干燥劑的吸水量，g；t為測量時間，h。

1.3.5 溫度的測定

玻璃溫室的室內溫度由國產Elitech RC-4型溫度記錄儀進行記錄。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2015軟件進行數據計算和繪圖，SPSS 24.0軟件進行統計分析，LSD法檢驗差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同添加材料及比例對氨揮發損失的控制效果

不同添加材料及比例的氨揮發日通量均隨肥后時間推移而逐漸減少（圖2）。PLA處理多數添加比例在肥后7 d內氨揮發日通量低于對照（除PLA2外），而7～15 d時則高于對照。玉米蛋白材料有效降低了肥后3 d內的氨揮發日通量，此后則出現了一定程度上的促進效應。Span60材料添加在肥后5 d以后才顯示出一定的氨揮發控制效果，但多數時候作用并不顯著。

不同添加材料及比例下的氨揮發積累損失量如圖3和圖4所示。施肥后一周內與施肥后15 d內的氨揮發積累量規律一致，且各添加材料及比例抑制氨揮發的效果主要集中于一周內。15 d試驗周期內PLA和玉米蛋白材料的添加能夠降低1.04%～12.46%的氨揮發累積損失，且玉米蛋白2能夠降低12.46%的氨揮發積累量，抑制氨揮發的效果最佳。玉米蛋白隨著添加比例的增加呈現抑制效果先增強再減弱的趨勢，而Span60和PLA材料類似，不同添加比例對氨揮發的抑制效果無明顯差異。

圖3 施肥后一周內不同添加材料及比例的氨揮發積累量Figure 3 Ammonia volatilization accumulation of different added materials and proportions within one week after fertilization

圖4 施肥后15 d內不同添加材料及比例的氨揮發積累量Figure 4 Ammonia volatilization accumulation of different added materials and proportions within 15 days after fertilization

2.2 不同添加材料及比例對田面水相關屬性的影響

田面水pH值和銨態氮濃度是決定氨揮發的兩個主要因素。3種不同添加材料及比例下田面水相對

pH值的變化規律一致（圖5），均呈現先增加后降低最后增加趨于穩定的趨勢。在1～3 d內，田面水pH值較對照均有一定程度的上升，且Span60-4增加程度最高，較對照增加了5.90%；在5～10 d時段內，分子膜均降低了田面水pH值，且第7 d的pH值降低效果最為顯著，其中玉米蛋白降低田面水pH值的效果最佳，較對照降低了11.26%；而后逐漸上升趨于穩定，與對照無明顯差異。

3種添加材料對田面水銨態氮濃度的影響主要發生在肥后一周內，田面水銨態氮濃度在肥后一周下降至0～1 mg·L-1（圖6）。PLA、玉米蛋白及Span60對田面水銨態氮濃度的有效作用時間分別為5、3、7 d（圖7）。所有材料在添加第1 d內均降低了田面水銨態氮濃度，其中玉米蛋白的降低比例最高，較對照降低了43.70%；在2～7 d時段內，Span60較對照出現了增加；后期7～15 d時段內，田面水銨態氮濃度逐漸趨于平穩，各添加材料及比例較對照無明顯差異。

2.3 不同添加材料及比例下田面水屬性與氨揮發損失的相關性

為了深入分析pH值和田面水銨態氮濃度對氨揮發的影響，將pH值作為分組依據，以0.3為一個梯度從小到大排列，將對應田面水銨態氮濃度和氨揮發日通量分為低（6.85～7.15）、中（7.15～7.45）、高（7.45～7.75）、較高（7.75～8.05）4組，田面水銨態氮濃度作為自變量，氨揮發日通量作為因變量，分析不同pH值組別下田面水銨態氮濃度與氨揮發日通量的相關性。將田面水銨態氮濃度的變化階段作為分組依據時，將pH值和氨揮發日通量分為低（0～2 mg·L-1）、中（2～6 mg·L-1）、高（6～12 mg·L-1）3組，pH值作為自變量，氨揮發日通量作為因變量，分別分析不同田面水銨態氮濃度組別下pH值與氨揮發日通量的相關性。結果表明（圖8和圖9），當以田面水銨態氮濃度為自變量，pH值為7.15～7.75時，田面水銨態氮濃度與氨揮發日通量呈顯著正相關（P＜0.05）。當以pH為自變量，田面水銨態氮濃度為12～6 mg·L～1時，隨著銨態氮濃度的降低，田面水pH與氨揮發日通量呈負相關，但相關性不顯著。在銨態氮濃度為6～2 mg·L-1時，為顯著正相關（P＜0.05）。而在低田面水銨態氮濃度（2～0 mg·L-1）下，田面水pH值與氨揮發日通量呈極顯著負相關（P＜0.01）。

圖5 不同添加材料及比例的田面水相對pH值變化Figure 5 Relative pH changes of surface water with different added materials and ratios

圖6 不同添加材料及比例的田面水銨態氮濃度變化Figure 6 Variation of ammonium nitrogen concentration in the surface water with different added materials and ratios

圖7 不同添加材料及比例的田面水相對銨態氮濃度變化Figure 7 Variation of relative ammonium nitrogen concentration in surface water with different added materials and ratios

圖8 不同pH值組別下田面水銨態氮濃度與氨揮發日通量的相關性Figure 8 Correlation between the ammonium nitrogen concentration in the surface water and the daily flux of ammonia volatilization in different pH groups

2.4 不同添加材料對田面水蒸發速率的影響

3種添加材料均對田面水蒸發產生了抑制作用（圖10）。PLA在整個觀測期內田面水蒸發速率低于對照，側面反映其田面水停留時間較長。玉米蛋白不同添加比例在前期稍有不穩定，但在3～9 d時段內均低于對照。Span60在1～7 d時段內田面水蒸發速率低于對照（除Span60-3外）。田面水分子膜的添加均會降低田面水蒸發比阻，但不同添加材料之間差異不顯著，PLA、玉米蛋白和Span60的田面水蒸發比阻較對照分別降低了21.97%、12.56%、23.31%。

2.5 不同添加材料及比例對土壤礦質態氮含量的影響

由試驗周期結束后測定的土壤礦質態氮含量（圖11）可知：PLA和玉米蛋白添加較對照處理增加了土壤礦質態含量，且玉米蛋白的增加效果更為顯著，達28.1%～50.19%；不同添加材料中，PLA2、玉米蛋白3及Span60-1對土壤礦質態含量提升效果最為顯著，較對照處理分別提高了12.96%、50.19%、15.14%。

3 討論

3.1 田面水中影響氨揮發日通量的關鍵因子及其作用效果

圖9 不同田面水銨態氮組別下pH值與氨揮發日通量的相關性Figure 9 Correlation between pH and ammonia volatilization flux under different ammonium water groups in different fields

圖10 不同添加材料及比例的田面水蒸發速率Figure 10 Evaporation rate of field water with different added materials and ratios

圖11 不同添加材料及比例的土壤礦質態氮含量Figure 11 Soil mineral nitrogen content of different added materials and ratios

氨揮發作為氮肥施入土壤后的主要氮素氣態損失形式之一，發生在氣-液交界面上，因此田面水銨態氮濃度和pH值等田面水屬性對氨揮發過程起主導作用[30～32]。而土壤及田面水微生物種群變化并非本研究的重點，相關微生物機理將立足于本研究已有結果相繼展開。本研究發現，不同pH值環境下，氨揮發日通量對田面水銨態氮含量的響應有所不同。在低pH值條件下（pH為值6.86～7.15時），氨揮發日通量對田面水銨態氮含量的變化不敏感；隨著pH值的增加（＞7.15時），氨揮發日通量隨著田面水銨態氮濃度增加而增加，呈顯著正相關（P＜0.05），且田面水銨態氮濃度每增加1 mg·L-1，氨揮發日通量增加0.38～0.52 kg·hm-2·d-1；但是當pH上升到8.05以上時，田面水銨態氮濃度與氨揮發日通量又再次相關性不顯著。出現這一現象的原因可能是：在pH值范圍適宜時，pH值的升高會促進銨離子向氨氣轉化，引起氨揮發通量的增加[33]；但當pH值為8.05～8.35時，試驗處于后期階段，水體中的銨態氮含量低至0～0.5 mg·L-1，差異不顯著。Kavitha等[34]的研究顯示，低氧和外加碳源有利于反硝化反應的進行。此時水土體系中氮含量和氧氣含量較低，同時有一定的外加碳源加入，因此猜測此現象可能與反硝化細菌有關。而反硝化細菌受溫度的影響較大，因此田面水銨態氮濃度影響氨揮發日通量的效果較弱，外界環境條件（如溫度與光照）可能是影響氨揮發日通量的主要因素。不同田面水銨態氮濃度下，氨揮發日通量對田面水pH值的響應程度也有所不同。在田面水銨態氮濃度大于6 mg·L-1時，水體中氮含量較高且氧氣充足，有利于氨化過程，氨揮發量隨著田面水銨態氮濃度的增加而增加，而對田面水pH值的變化較不敏感。隨著田面水銨態氮濃度降低至小于6 mg·L-1時，水土體系中銨離子和氧氣可能會發生硝化作用而將銨離子生物氧化為硝酸根[25]，對田面水pH值變化的敏感度隨之增加，呈顯著正相關（P＜0.05）。田面水pH值每增加1，氨揮發日通量增加3.32 kg·hm-2·d-1。而當田面水銨態氮濃度降低至小于2 mg·L-1時，氨揮發日通量與田面水pH呈極顯著負相關（P＜0.01）。

在臨近施肥時間，田面水銨態氮濃度較高，此時田面水處于高銨態氮濃度和高pH值狀態，氨化過程較強，氨揮發量較高。而此時氣-液界面的分子膜結構完整，一方面其物理阻隔作用對氨揮發過程產生顯著抑制，另一方面由于外加碳源能夠導致氮的固定，從而減少氨揮發[35]。氨揮發日通量與對照相比有所降低，田面水銨態氮濃度和pH值對氨揮發日通量的影響均未達到顯著。隨著時間推移，表面分子膜因微生物作用和環境因素等原因逐漸分解，對氨揮發日通量的影響較弱。另外，藻類等微生物在外來碳氮源的促進下迅速生長，生物量及代謝均有所增加，氮轉運過程加快，田面水銨態氮濃度不斷降低，環境pH值成為調節氨揮發日通量的主要因素[36]。

3.2 不同添加材料及比例的抑氨過程及效果

表面分子膜材料通過物理阻隔和對田面水相關屬性調控的共同作用，影響氨揮發過程[37]，而不同添加材料及比例的表面分子膜的阻隔作用及影響田面水屬性效果有所不同，導致一定時段氨揮發積累量有所不同。

PLA材料降低了田面水銨態氮濃度和pH值，但各添加比例間無顯著差異。PLA1、PLA3、PLA4的氨揮發積累量低于對照，PLA2的氨揮發積累量高于對照。結合其他屬性，推測PLA主要是通過其表面分子膜的物理阻隔作用和降低田面水銨態氮濃度共同抑制氨揮發。PLA材質本身具有結晶度差異較大和易脆的特性，可能在一定程度上影響成膜效果[38]。添加比例較低時，其結晶速率較高，成膜會抑制氨揮發；添加比例較高時，會使其膜延展率較高，也會抑制氨揮發。PLA雖然具有較好的成膜和阻隔性能，但溫度會影響其結晶度從而影響成膜效果[39-40]。因此，PLA在通過降低田面水銨態氮濃度和pH值共同抑制氨揮發的同時，各添加比例的成膜效果和環境因素（如溫度）也會顯著影響抑制其氨揮發的效果。玉米蛋白和Span60不同添加比例影響氨揮發通量的規律一致，在一定范圍內，隨著添加比例的增加，氨揮發抑制效果增大，但超過一定臨界點時，抑制氨揮發的效果有所降低，甚至起促進作用。出現這一現象的原因可能是因為乳劑有一定的凝聚點，當用量超過臨界點時，因發生凝聚而使得在高用量時的成膜效果變差，抑制效果也就隨之降低[41]。對于玉米蛋白來說，不同添加比例的玉米蛋白均會降低田面水銨態氮濃度和pH值，降低程度高于PLA和Span60，但隨著添加比例的增加，其降低液面銨態氮濃度和pH值的程度越低，且各添加比例間無顯著差異。這可能是由于在乙醇溶液中制備時，玉米蛋白添加比例過高使其不能完全展開，發生凝聚結塊現象，膜出現裂口和碎片，成膜效果較差，影響膜的阻隔性，從而影響氨揮發的抑制效果[42]。這說明玉米蛋白添加比例不宜過高，且它主要是通過降低液面銨態氮濃度和pH值共同作用來抑制氨揮發。對于Span60來說，隨著添加比例的增加，其降低田面水銨態氮濃度和pH值的程度越低；低添加比例的Span60會使田面水銨態氮濃度降低，而高添加比例會使田面水銨態氮濃度增高，從而使氨揮發量增加。莊舜堯等[41]指出，pH值主要是通過影響銨離子的平衡濃度從而影響氨揮發量，而田面水銨態氮濃度則主要是通過影響氨揮發速率常數來影響氨揮發量。因此，Span60主要是通過降低田面水銨態氮濃度影響氨揮發速率常數來抑制氨揮發，但添加比例過高會增加田面水銨態氮濃度不利于抑制氨揮發。結合不同添加比例的氨揮發抑制效果，玉米蛋白2顯著降低了液面銨態氮濃度和pH值，使水土體系處于一個低氮濃度、低pH值的狀態，氨揮發積累量最低。因此，從氨揮發抑制效果和經濟環保的角度來說，玉米蛋白為較適宜添加材料，添加量為2 g·m-2。

4 結論

（1）表面分子膜均有降低水土體系中氨揮發通量的作用效果。與對照相比，施肥后一周內PLA、玉米蛋白、Span60的降低氨揮發積累量的比例范圍分別為6.61%～18.10%、6.71%～21.78%、4.32%～9.51%。且3種添加材料的最佳添加比例分別為PLA4、玉米蛋白2、Span60-1。在田間實施表面分子膜材料對稻田氨揮發具有一定的抑制作用，且添加量的高低也會影響氨揮發的抑制效果。

（2）3種添加材料抑制氨揮發的作用途徑有所不同，其添加材料的選擇也是影響抑制稻田氨揮發的一個重要因素。PLA、玉米蛋白影響氨揮發的規律一致，是通過降低田面水銨態氮濃度和pH值共同作用抑制氨揮發；Span60主要是通過降低田面水銨態氮濃度抑制氨揮發，但添加比例過高會增加田面水銨態氮濃度。

（3）綜合考慮材料的成本及抑制氨揮發的效果，2 g·m-2的玉米蛋白為適宜添加材料及比例，可降低整個試驗周期肥后15 d總氨揮發損失量12.46%。