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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(chóng)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(lèi)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(lài)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?chē)?/p>
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(chóng)劑2d后即可抑制土壤CH氧化,與未施殺蟲(chóng)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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16、29:1165~11724HiitschBWMethaneoxidation,nitrificationandcountsmethanotrophicbacteriainsoilsfromalongtermfertilizationexperiment(‘EwigerRoggenbau’atHalle)JPlantNutrSoilSci2001,164:21~285HiitschBWTillageandlanduseeffectsonm
17、ethaneoxidationratesandtheirverticalprofilesinsoilBio1FertSoils,1998,27:284~2926KravchenkoI,BoeckxP,GalchenkoV,eta1ShortandmediumtermeffectsofNH4onCH4andN2OfluxesinarablesoilswithadifferenttextureSOllBio1Biochem200234:66
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19、xideemissionsandmethaneoxidationbysoilfollowingcultivationoftwodifferentleguminouspasturesBio1FertilSoils1999,30:52~609TornMS,HarteJMethaneconsumptionbymontanesoils:implicationsforpositiveandnegativefeedbackwithclimatech
20、angeBiogeochemistry,1996,32(1):53~6710BoeckxP,VanCleemputO,MeyerTTheinfluenceoflandusepesticidesonCH4oxidationinsomeBelgiansoilBioFertilSoils,1998,27:293~298llHfitschBW,WebsterCP,PowlsonDSMethaneoxidationasaffectedbyblan
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