農業(yè)活動對土壤甲烷匯的影響研究

1、第11卷第4期2003年10月中國生態(tài)農業(yè)學報ChineseJournalofEco—AgricultureVO111No40ct，2003農業(yè)活動對土壤甲烷匯的影響研究李俊于強同小娟(中國科學院地理科學與資源研究所北京100101)(北京林業(yè)大學資源與環(huán)境學院北京100083)摘要耕作對土壤C吸收有長期抑制作用并極大地降低了土壤C4匯的強度。施Nit一N肥可抑制土壤cH氧化，而N0一一N肥則無此作用，NH一N肥對土壤cH氧化的抑制效應

2、大于等N量糞肥。c／N值小且導致土壤酸化的作物殘茬對CH氧化的抑制作用較大，生物廢棄物堆肥對土壤CH氧化有暫時抑制作用。灌溉和施用殺蟲劑可減少土壤cH吸收量，免耕、施NO3N肥和有機肥是維持與增加農田土壤cH吸收量的有效措施。關鍵詞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，Fertilization1影響土壤CH吸收的農業(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17tA／L。大氣CH濃度增長是因人類活動增加了cH4的源

7、并減弱了CH土壤匯所致。若無cH4的土壤匯，則大氣CH濃度增長率將為現在的15倍。耕作對土壤CH吸收的影響，對未擾動土壤進行耕作可大大降低土壤cH4匯的強度，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構，且長期影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。耕作減少土壤CH氧化的程度部分依賴于土壤質地，微生物在團粒結構較好的壤土中可保護自己免受干擾，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氧化的恢復也較快H。施肥對土壤CH4吸收的影響，試驗表明NH4對土壤CH4氧化有抑制作用，其抑制效應大小與土壤有效氮含量或施肥量呈正比。草地長期(130年)施用(NH4)：SO4可完全抑制cH4氧化，長期施用等量NaNO并未導致CH氧化能力下降，表明No一對CH氧化無抑制作用。KNO，對CH氧化的抑制作用源自

9、K，K能從黏粒表面和內部改變NH4的有效性從而抑制CH氧化。糞肥中部分N易于銨化而對甲烷氧化菌造成傷害，長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。試驗表明長期施用糞肥比僅施用化肥的土壤微生物N約增加2倍。甲烷氧化菌數量隨微生物量的增加而增加，抵消了糞肥N對CH氧化的抑制效應。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N礦化從而強烈抑制cH4氧化。麥秸還田對壤土CH吸收無影響，

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田后土壤C中國科學院知識創(chuàng)新工程重大項目(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中國生態(tài)農業(yè)學報第11卷氧化能力立即增強，但2年后施入堆肥對土壤CH氧化的抑制作用變弱抑或消失。堆肥的即時效應并非源于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間較短，只能暫時增強土壤CH氧化能力。灌

11、溉對土壤CH吸收的影響，表層土壤濕度影響CH向土壤中擴散和甲烷氧化菌活性，灌溉可減少土壤CH的吸收。當土壤含水量200g／kg時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時微生物氧化CH的能力最強；土壤含水量超過田間持水量后阻礙大氣CH和o向土壤中擴散，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。施用農藥對土壤CH吸收的影響，BoeckxP等發(fā)現施用殺蟲劑2d后即可抑制土壤CH氧化，與未施殺蟲劑

12、的對照相比CH氧化被抑制32％～46％，此效果雖存在時間短，但長期反復施用可能對土壤微生物包括CH4氧化菌造成長久影響。放牧對土壤CH4吸收的影響，HtitschBW等發(fā)現放牧草地比未施肥而收割過的草地CH氧化率低25％，其抑制作用可能取決于動物排泄物所含的NH和尿素。FlessaH等發(fā)現草地上動物排糞地釋放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維持與增加農田土壤CH4吸收量的有效途徑維持與增加農田土壤CH吸收量的

13、有效措施包括免耕、施NO3N肥和有機肥。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。農田單施NO3N肥可阻止土壤CH匯進一步減小，但同時帶來其他相關環(huán)境問題，如無o條件下NO3反硝化過程中生成溫室氣體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是同樣的。建議在耕過的農田土壤表施尿素或NH4N肥，促進大氣CH的吸

14、收，而免耕地應避免將NH4和尿素施于土壤cH4氧化潛力最大的5～15cm土層。有機肥抑制土壤cH4氧化的作用遠遠小于NH4~和尿素，如何在施有機肥增產的同時提高農田土壤CH吸收量尚待進一步深入研究。參考文獻1DuxburyJMThesignificanceofagriculturalsourcesofgreenhousegasesFertilRes199438：151～1632WillisonFW，WebsterCP，GouldingK

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