海尔欣参与ZG农业大学 刘学军教授课题研究项目

       “发达国家认为把氨减少30%以上，可以达到一个临界点，颗粒物形成会受到限制。”ZG农业大学资源与环境学院教授刘学军说，“我们认为，ZG的农田氨减排技术上可以达到50%。”

       进入新世纪以来，随着工、农业的快速发展，氮肥的生产量和使用量都呈现连年递增的趋势，这一过程使得大量的氮以氮氧化物、氨等形式释放到大气中，并引发严重威胁人类健康的环境问题。农业氨排放占全国氨排放总量的80%以上，北京大学、ZG农业大学、北京市环科院等研究院所的多位学者认为，当前农业化肥施用方式过于粗放，有着很大的氨减排空间。

       海尔欣科技和天诺基业有幸与刘学军教授以及中科院大气物理所组成团队，利用HT8700开路氨分析仪，Campbell超声风速仪，LI-7500水汽分析仪搭建了实时氨通量测量塔，Z近在河北曲周实验站核心示范区，开展农业面源污染治理减少农业氨排放课题研究项目。通过对比氮肥品种和调整施肥方式，来观察施肥后实时氨通量的变化。

刘学军，ZG农业大学资源与环境学院教授、博士生导师。刘学军教授的研究活动集中于氮循环和变化，特别是大气氮的沉积，农业氨气的减排和环境影响。 他是ZG“万人计划”（2016年）的科学技术创新的领导人，是国家“杰出青年基金”（2014年）的获得者，也是“变化973项目”（2013年）的首席科学家。 他是国家预防和控制大气污染协会大气科学委员会的成员、国家大气重污染控制协会实验室的首席专家及《Journal of Arid Land》和《生态学杂志》编委。 刘教授在《自然》，《科学》和《 PNAS》等国际英语期刊上发表了160多篇SCI论文，论文已被引用11200余次，H指数为42。

其主要学术贡献为：

1、创建了一个覆盖全国的大气氮沉降监测网，开展氮沉降通量及其农学与环境效应的综合研究

2、研究发现，我国主要农田土壤出现显著酸化现象，氮肥的过量施用Z主要原因

3、研究发现，农业源(如农田氮肥和养殖业)氨挥发对大气活性氮污染贡献很大，是我国华北“2+26”城市地区PM2.5中铵盐的主要来源；系统开展了农业的氨减排技术列单和减排潜力分析，明确农田和畜牧业氨减排40-50%的技术可行性。

       刘学军研究组所使用的氨气分析仪HT8700，是一款基于量子级联激光吸收光谱技术的高灵敏度、高频气体分析仪器，独特的开放光路设计，可将测量频率提升至10Hz以上，同时测量精度可达0.1ppbv，使得氨通量的检测限达到突破性的1ng N/m2/s的灵敏度。优异的性能所测量出的结果十分准确，能捕捉到极小的动态变化，目前已有大气物理研究所、南京土壤所、ZG农业大学等多所高校及科研院所在实验中采用HT8700来进行野外数据采集分析。

       刘学军研究组所使用的开路氨分析仪HT8700，是一款基于量子级联激光吸收光谱技术的高灵敏度、高频气体分析仪器，独特的开放光路设计，可将测量频率提升至10Hz以上，同时测量精度可达0.1ppbv，使得氨通量的检测限达到突破性的1ng N/m2/s，能捕捉到极小的通量动态变化，因此非常适合于微气象涡动相关（Eddy Covariance）测量技术，可准确定量不同生态系统和大气间氨的净交换通量。目前已有大气物理研究所、南京土壤所、ZG农业大学等多所高校及科研院所在实验中采用HT8700来进行野外数据采集分析。

「相关项目介绍」

曲周县面源污染治理减少农业氨排放课题研究项目

       为提高我市农业面源污染治理水平，减少农业安排放，切实保障农业绿色发展和生态环境安全，邯郸市农业农村局、邯郸市生态环境局与ZG农业大学张福锁院士团队合作，依托ZG农业大学曲周实验站和曲周县农业农村局共同开展（农业面源污染治理减少农业氨排放）课题研究，探索减少农业氨排放强度，降低农业面源污染的途径。从2019年10月开始，在曲周县3个乡（镇）13个村，小麦、玉米连作种植区建设16000亩新型氮肥(含脲酶YZ剂型尿素、复合肥)研究示范展示区，开展氨减排关键技术与模式筛选、技术培测指导、氨释放跟踪监测、土壤理化性状变化等工作，探索验证“含脲酶YZ剂”新型肥料使用效果，为下一步大面积推广提供依据。示范展示区在保证作物产量不降低的前提下，化肥使用量减少20%以上。使复排放强度降低50%以上。

「安装现场」

刘学军研究组在河北曲周站农田施肥氨通量观测现场照片（2019年冬季-2020年夏季）

中科院大气物理研究所氨通量观测现场照片

南京土壤所在江都站开展水稻氨通量观测现场照片

中科院大气物理所在宁波咸祥稻田氨排放通量测试实验照片

（小编再次敲黑板！HT8700采用太阳能/锂电池供电，无需大功率真空采样泵，无需过滤器和采样管路的定期维护。氨通量测量，从来没有这么简单！）

「数据展示」

宁波咸祥农田施肥(碳铵)数据

       在咸祥站系统安装完成后，通过向休耕稻田中均匀施撒氮肥(碳酸氢铵)，测量施肥后稻田中氨气浓度脉动，并结合高频风速数据，计算单位面积上的氨通量（以半小时计）。

       通过数据处理，得到的施肥后稻田中氨通量的典型日变化，如下图：

施肥后一天的典型氨通量日变化图(半小时数据平均)

       由于是在南方海边，空气湿度很大，HT8700测得大气中的本底氨浓度，在施肥前在约1~5ppb范围内波动，与超声风速数据运算后，并没有获得明显的氨通量——这也与预期相符。施肥后，氨通量急剧上升。在施肥过后的数天内，持续表现出通量日变化的明显趋势，即氨通量在接近正午时分达到（如上图所示）。

河北曲周农田施肥观测数据

曲周实验田的氨通量测试选在端午临近之际，燕赵之地的河北迎来农忙时节，我国主要粮食作物小麦已经到了收获的季节，也正是骄阳似火的时候。天诺基业、海尔欣科技与ZG农业大学刘学军研究组，在曲周实验站附近收割后的麦田开展实验，对玉米播种施肥后的氨排放通量测试进行研究。

为了更好的保证实验的准确性，需要对仪器测量地点进行仔细选择，为此刘学军老师亲自到田间，找寻安装地点。

刘学军老师到麦田选址并查看小麦收成情况

仪器安装选址确定和小麦收割完成后，冒着高温天气，海尔欣的工程师对整个氨通量实验系统进行现场的安装和调试，保证仪器正常运行。

海尔欣工程师在进行线路连接

海尔欣工程师在进行散热水泵电源连接

系统安装调试完成，开始对施肥前本底氨通量测量，几天之后，进行玉米的播种施肥和农田灌溉工作。

玉米施肥播种

下图给出了施肥灌溉当天1小时氨浓度变化。注意，只有HT8700才有能力捕捉到如此高频的农田中氨气浓度的脉动，从而结合超声风速数据计算农田单位面积和时间内的氨通量。

       从本质上来讲，HT8700既是一台氨气浓度分析仪，其特有的高频测量性能也使其具备氨通量分析能力。因此，用户选择HT8700，完全可以实现大气氨本底浓度与氨通量数据的同时获取。

另外，通过此次氨通量实验，HT8700氨分析仪经过夏日高温考验，说明其性能可靠，完全满足用户的在不同温度环境下的测量需求。

HT8700测量大气氨通量的检测限约为1ng N/m2/s。经客户评估，该分析仪具备不亚于国外高端进口氨分析仪器的优异性能。这样的灵敏度，基本可测出所有施氮肥事件的氨排放和农牧业活动影响区域及城市区域的大气氨干沉降，具备非常广阔的应用前景。

「背景介绍：海尔欣创新性的采用国际的量子级联激光技术，Sampling-free®设计克服氨分子的高吸附性及水溶性，对氨气的分析达到的频率与精度。在农业面源氨排放研究及控制领域，我们希望能与更多的研究组开展深度合作和观测研究，为我国大气氨源普查以及排放清单精细化测定贡献力量。」

后续文章中，小编将结合HT8700通量观测塔各仪器测得的原始数据，介绍如何计算涡动相关氨通量。请微信搜索“海尔欣科技”，关注我们的公众号，干货满满，敬请期待！