大棚是个接近封闭的生态系统,其施用氮肥量大,氮肥的利用率低,与敞开体系相比挥发氮素不易扩散,各种环境问题易发生。为了提高氮肥使用效率,进行了各种尝试,如利用尿素包膜,或添加脲酶抑制剂、硝化抑制剂、聚合物、元素硫。通过实验室模拟和田间试验,在蔬菜大棚中单独施入尿素,或包膜,或加入硝化抑制剂双氰胺(DCD),分析了尿素在土壤中的氮素转化、测定了氨气、二氧化氮和臭氧等气体。研究了大棚内挥发性碳氢化合物的释放特征,获得了以下主要研究成果：1、通过室内模拟,不同尿素水平施入土壤一周后,随着施肥水平的的增大,pH值明显上升,NH4+-N浓度上升较大,N03--N浓度上升缓慢,土壤中有效态A1、Mn、Cu、Zn、Ca随着施肥水平的增大而下降。动态试验表明,土壤中五种元素(Al、Mn、Cu、Zn、Ca)随着pH升高,有效态含量逐渐降低,然后随pH降低而升高,其中Al受pH影响最大,当pH上升7.00以上时,有效态A1就很少了,试验发现Ca受pH影响最小。用二次方程Y=ax2+bx+c模拟这些元素含量与pH的关系,在pH4-8范围内,五种元素含量与pH呈负相关。2、通过室内模拟,研究了4个尿素品种(普通尿素、保水型控释尿素、德国缓释尿素、矿物改性保膜尿素)施入土壤后pH变化和氨气释放情况的差异。结果表明,德国缓释尿素pH下降速度最慢,而氨气挥发量最多,五周内在冲积性菜园土、红壤性菜园土、茶园土和北京菜园土中挥发NH3-N分别占总施N量的25.6%、16.7%、3.0%和34.4%。矿物改性包膜尿素pH下降最快,氨气挥发量最少,五周内在冲积性菜园土、红壤性菜园土、茶园土和北京菜园土中挥发NH3-N分别占总施N量的8.07%、5.19%、0.85%和13.0%。这是由于德国缓释尿素含硝化抑制剂双氰胺(DCD)；抑制硝化反应,pH下降缓慢,氨气挥发量大,矿物改性包膜尿素外面一层磷矿粉,能缓解尿素的溶解,降低氮的释放,减少氨气挥发,优于其它尿素品种。3、采用实验室人工气候箱培养的方法,研究了双氰胺在不同温度下对两种不同土壤(碱性菜园土和酸性菜园土)中氨挥发的影响,以及对尿素氮转化和)H值变化的影响。结果表明,在两种土壤中,随着温度的升高pH值和氨的挥发量都升高。碱性土壤氨的挥发量远远大于酸性土壤,在硝化抑制剂双氰胺的处理中,15℃时氨挥发总量增加了353.18%,25℃时增加了618.33%,35℃时增加了1080.46%。总体上土壤硝态氮的量随着温度的升高有下降的趋势。铵态氮的量是先增大后减小,随着温度的升高铵氮含量出现峰值的时间提前,约为一周。4、在长沙大棚田间试验四个不同氮肥处理：不施氮肥(T1)、施普通尿素(T2)、施矿物改性包膜尿素(T3)、硝化抑制剂双氰胺(DCD)+普通尿素(T4)中,利用被动采样器,进行了一个半月对NH3、N02和03的采样,氨气、二氧化氮和臭氧平均浓度从高到低的顺序分别是(μg/m3)：T4(31.66)>T2(25.93)>T3(23.52)>T1(7.96),T2(10.99)>T3(8.16)>T4(7.48)>T1(5.20),T2(75.05)>T364.20)>T4(63.85)>T1(49.02)。塑料大棚中施入氮肥后,发生了光化学反应,并且产生了有害气体的积累。双氰胺抑制铵根离子向硝酸盐的转化,增加了氨挥发和减少二氧化氮的生成。矿物改性包膜尿素减少了氨挥发和二氧化氮的生成,增加了氮素利用效率。极显著正相关(p<0.01)在大气温度与氨气和二氧化氮水平之间、土壤pH值与氨气和二氧化氮水平之间被证实。高纬度大棚中,银川其臭氧浓度是低纬度长沙的两倍。银川郊区臭氧日浓度在168.03到214.83μ g/m3之间变化,超过了160μ g/m3(国家一级标准),最大值214.83μ g/m3超过了200μ g/m3(国家三级标准)。5、用气相色谱并使用质谱检测器对非甲烷碳氢化合物进行分析,检测限在0.1μ g/m3以下。长沙市郊区温室大棚内外非甲烷碳氢化合物的平均浓度,大棚内的NMHC的浓度远远高于大棚外,棚内NMHC总浓度是132.53ppb,是棚外的4.44倍。棚内植物释放了大量异戊二烯,棚内大气中VOCs化学活性强于棚外,更易发生光化学反应。大棚内莴苣叶片中POD活性棚外大于棚内,说明了大棚施肥明显地抑制了POD活性,而棚外较高的POD抑制植株的生长,因此棚外莴苣生长矮小。特别是棚内施氮肥处理第二次测定中,POD活性异常低,受到严重抑制,此时棚内施氮肥处理第二次测定中MDA含量异常升高,远远高于同次测定的其它处理,表明此时莴苣已经受到了明显的环境胁迫作用,在塑料大这个特殊的环境中,施入氮肥后,发生了光化学反应,产生有害气体的积累,造成了对植物的伤害。