農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)土壤甲烷匯的影響研究

1、第11卷第4期2003年10月中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)ChineseJournalofEco—AgricultureVO111No40ct，2003農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)土壤甲烷匯的影響研究李俊于強(qiáng)同小娟(中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所北京100101)(北京林業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院北京100083)摘要耕作對(duì)土壤C吸收有長(zhǎng)期抑制作用并極大地降低了土壤C4匯的強(qiáng)度。施Nit一N肥可抑制土壤cH氧化，而N0一一N肥則無(wú)此作用，NH一N肥對(duì)土壤cH氧化的抑制效應(yīng)

2、大于等N量糞肥。c／N值小且導(dǎo)致土壤酸化的作物殘茬對(duì)CH氧化的抑制作用較大，生物廢棄物堆肥對(duì)土壤CH氧化有暫時(shí)抑制作用。灌溉和施用殺蟲劑可減少土壤cH吸收量，免耕、施NO3N肥和有機(jī)肥是維持與增加農(nóng)田土壤cH吸收量的有效措施。關(guān)鍵詞C4吸收土壤耕作施肥ImpactofagricultureonthesoilsinkformethaneLIJun，YUQiang(InstituteofGeographicalSciencesandNatu

3、ralRe—sources。ChineseAcademyofSciences，Beijing100101)TONGXiaoJuan(CollegeofResourcesandEnvironmentalSci—ences，BeijingForestryUniversity，Beijing100083)，CJEA，2003，11(4)：27～28AbstractTillagecanlargelyreducethesoilcIhsinkbec

4、auseofitslonginhibitiononsoilcIhuptakeAmmoniumcaninhibitcIhoxidationinthesoi1butnitratecannotdothatTheeffectofammoniuminhibitiononsoilcIhoxidationisbetterthanthemanurewiththesameamountofnitrogenasammoniumCropresiduethath

5、assmallc／NratioorcanleadtosoilacidificationhasalargeinhibitiononsollCthoxidationBiowastecomposthasashort—terminhibitiononsollcIhoxidationIrrigationandtheuseofpesticidecandecreasethesoilCKuptakeNotillage，applicationofammo

6、niumandorganicfertilizeraretheavailablemeasurestemainorincreasethepotentialofCHduptakeinarablesoilKeywordsCHuptake，Aerobicsoil，Tillage，F(xiàn)ertilization1影響土壤CH吸收的農(nóng)業(yè)因素甲烷(c4)是重要的溫室氣體之一，目前大氣中cH4濃度已達(dá)17tA／L。大氣CH濃度增長(zhǎng)是因人類活動(dòng)增加了cH4的源

7、并減弱了CH土壤匯所致。若無(wú)cH4的土壤匯，則大氣CH濃度增長(zhǎng)率將為現(xiàn)在的15倍。耕作對(duì)土壤CH吸收的影響，對(duì)未擾動(dòng)土壤進(jìn)行耕作可大大降低土壤cH4匯的強(qiáng)度，撂荒50年后耕地土壤氧化CH能力為附近連續(xù)耕作土壤的10倍，但僅是未干擾土壤的40％。耕作破壞了土壤原有結(jié)構(gòu)，且長(zhǎng)期影Ⅱ向土壤CH的吸收潛力，棄耕后土壤微生物的氧化能力很難恢復(fù)。耕作減少土壤CH氧化的程度部分依賴于土壤質(zhì)地，微生物在團(tuán)粒結(jié)構(gòu)較好的壤土中可保護(hù)自己免受干擾，相反周圍沙

8、粒則易丟失其高活力的生態(tài)位，耕過(guò)的沙地土壤撂荒2～3年后cf4氧化率迅速提高，與壤土和黏土相比沙地土壤易受干擾影響，撂荒后土壤CH氧化的恢復(fù)也較快H。施肥對(duì)土壤CH4吸收的影響，試驗(yàn)表明NH4對(duì)土壤CH4氧化有抑制作用，其抑制效應(yīng)大小與土壤有效氮含量或施肥量呈正比。草地長(zhǎng)期(130年)施用(NH4)：SO4可完全抑制cH4氧化，長(zhǎng)期施用等量NaNO并未導(dǎo)致CH氧化能力下降，表明No一對(duì)CH氧化無(wú)抑制作用。KNO，對(duì)CH氧化的抑制作用源自

9、K，K能從黏粒表面和內(nèi)部改變NH4的有效性從而抑制CH氧化。糞肥中部分N易于銨化而對(duì)甲烷氧化菌造成傷害，長(zhǎng)期施用糞肥能抑制土壤CH4氧化，但其抑制效果低于含N量相同的化肥。試驗(yàn)表明長(zhǎng)期施用糞肥比僅施用化肥的土壤微生物N約增加2倍。甲烷氧化菌數(shù)量隨微生物量的增加而增加，抵消了糞肥N對(duì)CH氧化的抑制效應(yīng)。苜蓿作綠肥可引起土壤酸化而減少cH4氧化。甜菜葉C／N值較小，施入土壤后可促進(jìn)N礦化從而強(qiáng)烈抑制cH4氧化。麥秸還田對(duì)壤土CH吸收無(wú)影響，

10、但能減少干涸稻田土壤的CH吸收。生物廢棄物堆肥施入農(nóng)田后土壤C中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目(KZCXSW叭一01B12)資助收稿日期：200212—15改回日期：2003一叭一301■搿維普資訊28中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)第11卷氧化能力立即增強(qiáng)，但2年后施入堆肥對(duì)土壤CH氧化的抑制作用變?nèi)跻只蛳А６逊实募磿r(shí)效應(yīng)并非源于N礦化或C／N值，可能因隨施入堆肥而接種的CH氧化菌所致，但這種加入的微生物存活時(shí)間較短，只能暫時(shí)增強(qiáng)土壤CH氧化能力。灌

11、溉對(duì)土壤CH吸收的影響，表層土壤濕度影響CH向土壤中擴(kuò)散和甲烷氧化菌活性，灌溉可減少土壤CH的吸收。當(dāng)土壤含水量200g／kg時(shí)干旱影響其微生物活性并抑制土壤CH的吸收；土壤含水量為250g／kg時(shí)微生物氧化CH的能力最強(qiáng)；土壤含水量超過(guò)田間持水量后阻礙大氣CH和o向土壤中擴(kuò)散，甲烷氧化菌活性下降，土壤CH吸收率隨土壤濕度增加而明顯降低。施用農(nóng)藥對(duì)土壤CH吸收的影響，BoeckxP等發(fā)現(xiàn)施用殺蟲劑2d后即可抑制土壤CH氧化，與未施殺蟲劑

12、的對(duì)照相比CH氧化被抑制32％～46％，此效果雖存在時(shí)間短，但長(zhǎng)期反復(fù)施用可能對(duì)土壤微生物包括CH4氧化菌造成長(zhǎng)久影響。放牧對(duì)土壤CH4吸收的影響，HtitschBW等發(fā)現(xiàn)放牧草地比未施肥而收割過(guò)的草地CH氧化率低25％，其抑制作用可能取決于動(dòng)物排泄物所含的NH和尿素。FlessaH等發(fā)現(xiàn)草地上動(dòng)物排糞地釋放CH而排尿地吸收CH，這可能是因濕度和土壤pH值改變所致。2維持與增加農(nóng)田土壤CH4吸收量的有效途徑維持與增加農(nóng)田土壤CH吸收量的

13、有效措施包括免耕、施NO3N肥和有機(jī)肥。免耕地CH吸收率高于耕地，免耕15年后土壤cH4吸收率比連續(xù)耕作、同等施肥量地塊提高45～11倍，故免耕是保持土壤CH4氧化率的最佳方法。農(nóng)田單施NO3N肥可阻止土壤CH匯進(jìn)一步減小，但同時(shí)帶來(lái)其他相關(guān)環(huán)境問(wèn)題，如無(wú)o條件下NO3反硝化過(guò)程中生成溫室氣體NO，NO3極易被淋溶到地下污染水源等，而施NH和尿素因易于被硝化其淋溶的危險(xiǎn)是同樣的。建議在耕過(guò)的農(nóng)田土壤表施尿素或NH4N肥，促進(jìn)大氣CH的吸

14、收，而免耕地應(yīng)避免將NH4和尿素施于土壤cH4氧化潛力最大的5～15cm土層。有機(jī)肥抑制土壤cH4氧化的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于NH4~和尿素，如何在施有機(jī)肥增產(chǎn)的同時(shí)提高農(nóng)田土壤CH吸收量尚待進(jìn)一步深入研究。參考文獻(xiàn)1DuxburyJMThesignificanceofagriculturalsourcesofgreenhousegasesFertilRes199438：151～1632WillisonFW，WebsterCP，GouldingK

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18、9～6787KingGM，SchnellSEffectsofammoniumandnonafanoniumsaltadditionsonmethaneoxidationbymethylosinustrichospiumOB3bandmaineforestsoilsApplEnvironMicrobio1，1998，64：253～2578VanderWeerdenTJ，ScherlockRR，WilliansPH，etalNitrouso

19、xideemissionsandmethaneoxidationbysoilfollowingcultivationoftwodifferentleguminouspasturesBio1FertilSoils1999，30：52～609TornMS，HarteJMethaneconsumptionbymontanesoils：implicationsforpositiveandnegativefeedbackwithclimatech

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