农业氨减排破局之道：以精准 NH₃数据支撑科学治理

在其 2024 年发表的论文《Evaluation of Optimized Flux Chamber Design for Measurement of Ammonia Emission After Field Application of Slurry with Full-Scale Farm Machinery》中，Pedersen 针对农业排放科学中长期存在的难题展开研究：如何将测量从小规模试验小区拓展到真实田间尺度。

传统方法往往难以反映真实农场作业条件 —— 机械规模、土壤异质性与环境因素都会带来复杂影响。若缺乏可靠的田间尺度测量数据，不同减排措施的对比评估便始终存在不确定性。 

该研究团队开发了一套优化的动态通量箱系统，可与商用粪浆施用设备同步作业。尤为关键的是，该通量箱系统搭配了基于光腔衰荡光谱（CRDS）技术的 Picarro G2103 （现型号 PI2103 ）氨气分析仪，实现连续、高时间分辨率的氨气监测。

图 1 - (a) 动态通量箱示意图（非等比例绘制）；(b) 动态通量箱实物图。更多信息详见文献

研究结果表明，该系统在人工施用、试验装置及规模化机械作业条件下，均可实现精确、可重复的测量。该系统能够以较高精度开展重复排放测量，这是可靠评估减排措施的关键前提。

这项研究建立了农业领域长期以来亟需的测量体系：在真实农田条件下仍可达到实验室级精度的测量框架。

在验证测量方法可行的基础上，Pedersen 团队在 2026 年的研究

随着厌氧消化技术在全球范围内推广，消化浆液作为肥料的应用日益广泛。然而，其化学特性可能加剧氨气排放风险，使得最佳施用方式面临新的不确定性。

研究团队采用动态通量箱结合 Picarro 氨气分析仪，开展了 12 组田间试验，对比不同浆液处理方式与施用技术。高时间分辨率数据使研究人员能够精准追踪施肥后短期内的排放特征，而这一阶段正是氨气损失的主要发生时期。

图 2 - 奥胡斯大学田间试验：动态通量箱系统中搭载 Picarro G2103 分析仪

研究结果揭示了一个重要事实：减排效果高度依赖消化液特性与施用方式。例如，将浆液进行液相分离可使排放量降低 33%–83%；与常规条带施用相比，加装耙齿的改进型拖靴施用技术可显著降低排放。

或许最为重要的是，该研究表明并不存在单一通用的解决方案。可靠决策必须基于真实条件下的精准测量，这进一步凸显了可信数据的重要性。

这些研究共同标志着农业排放研究的一次范式转变。氨气排放具有高度动态性，通常在施用后数小时内达到峰值，并对环境与操作变量快速响应。低频或间接测量往往会错过关键排放事件，从而导致结论不一致。

佩德森的研究通过将可靠的田间采样与高精度 CRDS 气体分析相结合，证实了连续、实时监测能够捕捉到此前无法观测的排放动态。由此可更清晰地认识排放发生时间、变化原因以及哪些减排策略真正有效。

• 对科研人员而言，这有助于优化试验设计并实现可重复的对比研究。

• 对农学家与农户而言，这有助于提高氮素利用效率，并做出更科学的田间管理决策。

• 对政策制定者而言，这为环境法规制定与报告体系提供了可靠依据。

Pedersen 的研究揭示了环境科学领域的一个普遍趋势：研究进展取决于测量的可靠性。

在农业努力平衡生产效率与环境责任的过程中，在实际作业尺度上获取可信排放数据的能力至关重要。基于 CRDS 技术的高精度分析仪，具备所需的灵敏度、稳定性与时间分辨率，助力研究从估算走向直接观测。

换言之：减排始于精准测量。

该研究将先进的氨气监测技术转化为实用的田间工具，为科学、技术与农业协同发展提供了蓝图 —— 将不确定性转化为可落地的科学认知，并以可信数据为基础，助力构建更可持续的未来。

Picarro PI2103 气体浓度分析仪可对 NH₃ 进行超精确和稳定的测量，其检测限可达  ppt 级别，漂移可忽略不计。PI2103 气体浓度分析仪是城市和大气空气质量监测、颗粒物形成研究、牲畜排放定量、车辆排放定量、室内空气质量和其他应用的理想解决方案。额外的 CO₂ 量可用于代理气体验证，简化并取代了需要采用难以获取的标准气体进行的复杂校准程序。仪器内置水汽校正功能，自动报告干气体摩尔分数，以帮助减少研究的复杂性和消耗品成本。

• 快速、连续、实时测量

• 卓越的灵敏度、精度和准确度，几乎无漂移

• 长期稳定性好，无需频繁校准

• 测量水汽和二氧化碳，用于校正和验证

• 小尺寸，可在现场或实验室部署，无需耗材