有机肥大田施用中的二氧化碳、氧和乙烯问题
施用水葫芦有机肥对土壤CO_2排放特征的影响
１ ｍ耕层土壤 ， ５ｃ 土样剔除动植物残体后 过 ５ｍｎ ， ｌ 筛 备
用。水葫芦有机肥 由脱水水葫芦渣与秸秆好氧堆制发酵
放量 ＳＣ（ ｓ ｋ ）其计算公式为 ： Ｃ ＝ＺＲｏ Ｉ ｍ ／ｓ ， Ｓ Ｉ ｃ。
将有机肥 、 土壤样 品与去离子水按 ｗ ｖ ／０振荡 ／ ＝１２
而成 ， 畜禽粪有机肥为商品有机肥 ， 风干粉碎后过 ５ｍｌ ｉ ｌ
１２ Ｏ
江
西
农
业
学
报
２ ３卷
重铬酸钾氧化 一 容量法测定。水溶性 碳（ Ｃ） ＷＳ 采用高 温外热重铬酸钾法测定 ， 即以 ｗ ｖ １２ ／ ＝ ／ ０的比例在 ７ ０ｃ Ｃ ｌ 下恒温水浴振荡 ３ ｉ ， ０ｍｎ 将浸提液以 ４０ ｍｎ离心 ５ ００ｒ ｉ ／ ｍｎ 上清液过 ０４ 脚 滤膜； ｉ， ．５ 以上步骤重复 ３次。同时 以凯 氏法消煮有机肥与土壤样品， 消煮液用凯氏定氮仪 （ｏｓ ｊｔ １０ 测定全氮 （ Ｎ） Ｆｓ Ｋｅｅ ２０ ） ｌｃ Ｔ 含量 ， 用火焰分光光
于小烧杯中， 立即盖紧瓶盖， 确保密闭 ， ２ ＝ 在 ５ｃ下遮光培 Ｉ 育。每个处理重复 ３次 ， 同时设置不含土壤对 照。分别
在 １２３４５６７ １ 、 、０２ 、 、９ ３ 、７４ 和 ４ 、、、、、、、 １ ２ 、３２ ２ 、２３ 、２ ４ ７ ６ ８ｄ
时取出小烧杯 ， 加入 １ｍ ｍ ＬＬＢ Ｃ： ２ Ｌ１ ｏ／ ａ ｌ及 滴酚酞指
混匀后用 ｐ Ｈ计进行测定 。有机碳（ Ｏ：采用高温外热 Ｔｔ ）
收稿 日期 ：０ １ ７—１ ２ １ —０ ２ 基金项 目： 国家科技支撑计划课题（０９ Ａ Ｋ Ｂ２ ； ２０ Ｂ Ｃ ３ ０ ）江苏省农业科技 自 主创新资金项 目（ｘ １）２） 江苏省苏州市科技支撑计划（ｓ０ｏ５ 。 ｃ（ ２８ ； Ｏ ｓ １ ） ａ ２ 作者简介 ： 施林林 （９２ ） 男， １８一 ， 助理研究员 ， 主要从事农业资源与环境研究工作 。 通讯作者 ： 沈明星 。
二氧化碳气肥对植物影响
二氧化碳气肥对植物影响
自然界中的大多数植物体中有40多种元素组成，其中碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、氯、硼、锰、锌、铜、钼等1 6种元素，是植物体正常生长发育不可缺少的元素。
而我们所种植的蔬菜及其果实中的干物质90%以上是碳氢氧构成的，这些物质是通过作物进行光合作用得来的，祢为碳水化合物，是有机物。
二氧化碳是作物光合作用的直接原料，而肥料中的氮磷钾及微量元素仅是构成作物叶绿体、酶等的成份。
生产100斤农产品吸收二氧化碳和水的比例可占92%以上，仅有8%左右来自于肥料，可见二氧化碳的重要性远大于肥料。
投资报酬率高于肥料三倍以上，是其他任何化肥所不能代替的；
现实生产中人们习惯了教科书上露天实验的结论：作物上午9-11点光合作用最强，中午会午休，下午光合作用会逐渐降低，从而认下午无需补充二氧化碳，但是最新的科学研究表明：在可以调控二氧化碳浓度的温室大棚中，只要棚内的二氧化碳浓度的温室大棚中，只要棚内的二氧化碳浓度始终保持在1000-1500PPM，植物全天都可以始终保持很高的光合作用强度，午休现象消失了，下午光合作用增强了，各种肥料的利用率也高了，光合成量达到了最高值，因此在棚室内补充二氧化碳能够：
1、大大提高作物下午光合作用强度，植物从早上一顿变成一天两顿，产量当然大幅度提高。
2、高浓度二氧化碳会抑制作物夜间的呼吸作用，间接提高产量。
3、下午用不完的二氧化碳会积累下来，抬高第二天早上二氧化碳浓度，让作用早上吃的更饱。
因此要及时补充二氧化碳气体，我们把补充二氧化碳气体的这一过程称为二氧化碳施肥过程，把添加的这些C02称为二氧化碳气肥。
施用化肥对农业生态环境的负面影响及对策
施用化肥对农业生态环境的负面影响及对策施用化肥对农业生态环境产生了许多负面影响，这些影响主要体现在土壤、水体和空气的污染，以及对生物多样性的破坏。
为了解决这些问题，需要采取一系列的对策来减少化肥的使用，同时改善农业生态环境。
施用化肥会导致土壤污染。
化肥中的氮、磷、钾等元素在土壤中积累过多，造成土壤的养分失衡，进而影响植物的正常生长。
化肥中的农药残留物也会对土壤生态系统造成破坏。
针对这一问题，可以采取以下对策：1. 合理施肥：根据土壤的养分含量和植物需求，精确计算施肥量，避免过量施肥。
可以采用有机肥料或生物肥料来提供植物所需的养分，减少化肥的使用。
2. 循环利用：将废弃物、畜禽粪便等有机物质转化为有机肥料，通过循环利用养分，减少对化肥的依赖。
还可以采取农田间作物种植模式，通过轮作和休闲种植等方式，提高土壤的有机质含量，改善土壤质量。
化肥的使用还会导致水体污染。
很多化肥中的养分会在农田中被冲刷到河流、湖泊等水域中，导致水体富营养化，引发藻类过度生长等问题。
为了解决这一问题，可以采取以下对策：1. 控制农田径流：在农田中设置植物带、土壤保护层等措施，防止化肥被雨水冲刷到水体中。
可以合理规划农田的排水系统，减少农田径流的流速和流量，降低化肥的流失。
2. 推广精准灌溉技术：通过精确计算作物的水分需求，合理控制灌溉量，减少水肥的流失和走向地下水层的污染。
1. 减少有机肥料的挥发：使用添加剂或改良剂，在施用有机肥料的过程中，减少有机肥料中挥发性气体的释放，降低空气污染。
2. 推广有机农业：有机农业在养分供应、土壤改良和害虫防治等方面更为环保，能够减少化肥的使用以及空气污染。
化肥的使用还会对农业生物多样性造成破坏。
过量施肥会导致一些原本优势的植物过度生长，压制其他植物的生长，造成生物多样性的减少。
为了解决这一问题，可以采取以下对策：1. 生态农业系统建设：通过调整农田结构，增加灌木、草本、乔木等植物的种植，提高农业生态系统的复杂性和多样性，促进各种生物的共存。
二氧化碳对大棚蔬菜的作用及施用方法
二氧化碳对大棚蔬菜的作用及施用方法二氧化碳对大棚蔬菜的作用及施用方法二氧化碳是蔬菜进行光合作用的主要原料之一,空气中的二氧化碳浓度一般为300微升/升左右,远远不能满足蔬菜优质高产的需要。
如果把二氧化碳浓度从大气的浓度提高到1000微升/升，植物的光合效率可提高1倍以上。
因此，大棚使用二氧化碳，是保护地蔬菜高产优质栽培所不可缺少的重要措施之一。
一、增施有机肥。
施用有机肥不仅为蔬菜生产提供必要的营养物质，满足蔬菜生长需要，改善土壤理化性状，而且有机物在分解过程中产生一定数量的二氧化碳。
在生产中比较常见的二氧化碳增量措施就是在土壤中增施有机肥和在地面上覆盖稻草、麦糠等，通过微生物降解作用，缓慢释放出二氧化碳持续不断的补充大棚内，供给蔬菜生长发育的需要。
但是光靠增施有机肥来补充二氧化碳还不能满足蔬菜的需要。
二、固体二氧化碳气肥。
固体二氧化碳气肥为褐色扁形颗粒或圆片状，具有物理性状好、化学性质稳定、使用方法安全、肥效长等特点。
具体施肥方法是：在蔬菜生长旺盛期到来之前，在行间开沟撒施，片剂每隔30厘米放1片，而后覆土2～3厘米厚，使土壤保持疏松状态，有利于二氧化碳气体的释放。
一般有效期长达60～80天，高效期在1个月左右，施肥后通风时以中上部放风为宜。
三、燃气二氧化碳发生器。
选用燃烧比较完全的炉作为施气发生器，于每天日出后燃放，在棚内二氧化碳浓度到1000～1200微升/升时停止燃放。
并关闭大棚1.5～2小时。
四、秸秆生物反应堆技术。
利用微生物菌种、催化剂、净化剂将农作物秸秆转化成植物生长所需的二氧化碳的新技术。
秸秆在转化过程中释放热量，可使地温提高4～6℃，棚温提高2～4℃，有利于蔬菜生长发育，特别是根系的生长；同时微生物孢子，可对蔬菜病害起到很好的生物防治效果；并能够改良培肥土壤。
进而实现蔬菜高产、优质和无公害。
我国设施环境中二氧化碳施肥问题的探讨
第19卷第5期中国农业气象1998年10月我国设施环境中二氧化碳施肥问题的探讨Ξ杜宝华 杨其长(中国农业科学院农业气象研究所,北京 100081)摘 要 通过分析国内外设施环境中二氧化碳施肥问题,对现有几种二氧化碳气源进行初步评价;针对我国设施调控功能差的状况,提出调控机理研究的重要性;分析了作物、土壤间二氧化碳源、汇变化关系与环境影响因素。
指出为提高二氧化碳施肥效益尚需加强研究的领域。
关键词: 设施环境;二氧化碳施肥;气源;调控机理 提高环境二氧化碳浓度对绿色植物生长的促进作用,为人们认识已有近200年历史[1],由于可望获得较高的增产效益,引起了众多科学家的关注。
近年来,国内外对其作用机理与应用效果作了大量试验研究,证实了增加二氧化碳浓度可以降低植物光合中的氧抑现象,提高植物的光量子利用效率,抑制植株叶片蒸腾,从而提高作物的净光合作用与水分利用效率等[2～4]。
在生产实践中,提高二氧化碳浓度可以增加番茄侧枝数,延长黄瓜结果期,提高果实糖酸,并且有10%～50%的增产效果等。
80年代以来,许多国家将这一理论普遍应用在设施农业上。
一些发达国家用纯净的天然气燃烧作为二氧化碳气源,安装在自动调控系统完善的温室中。
而我国目前设施农业以大棚和日光温室为主,可调控功能差,科研与应用均受到一定限制。
我国自60年年代就开始了二氧化碳施肥的研究,现在多停留在应用效果的农田试验与生理机制等问题上[5～8]。
如何针对生产效果,解决应用技术中的调控机理与原则问题研究甚少,深入探讨这些理论是今后研究问题的关键。
本文将结合当前我国设施农业的特点,针对生产实际应用中的问题,如二氧化碳气源及自然资源利用、施肥技术的调控原则等,进行初步探讨。
1 二氧化碳气源的应用与开发作为农业肥料的二氧化碳气源应该是高效、低污染、经济、使用方便的,经多年国内外实验研究,主要有以下几种。
1.1 燃烧碳氢化合物国外较早采用燃烧低沸点煤油释放二氧化碳作为温室施肥气源,后因发现在不完全燃烧过程中会产生乙烯、一氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物等对植物有害的物质,促使植物衰老,造成生产上的损失。
乙烯和氯气1CO2浓度的调控
3）辣椒：氮素不足会导致落花落果，要施足底肥，特别氮素肥、 磷肥，前期缺后期无法弥补，搭好丰产架子。进入采收期，要 加强对钾肥、和钙、镁肥的供应。多次采果，要进行多次追肥， 开花期可喷施尿素和磷酸二氢钾，促进坐果和果实膨大。高温、 干燥情况下不宜过多施用钾肥，影响钙的吸收，得脐腐病。使 用硼砂或硼酸可提高产量和品质。 4）黄瓜： 根系浅，只能吸收表层土壤肥分，因此需要多施 肥，要轻施、勤施。全生育期对氮、磷、钾需要量都很大，要 进行全程追施。钾是黄瓜吸收最多的营养元素，重要性仅次于 氮肥，缺钾生育迟缓，瓜条不长，影响产量。氮素不足，植株 生长不良，下部叶老化、落叶早。
四、土壤
•温室内土壤环境条件
温室内温度高，空气湿度大，气体流动性差，光 照较弱，而作物种植茬次多，生长期长，故年施肥 量大，根系残留量也较多，因而与露地土壤相比， 温室土壤易产生土壤盐渍化、酸化及连作障碍，影 响温室作物的生长发育。
温室土壤环境的调控措施
1.科学施肥 科学施肥是解决设施土壤盐渍化等问题的有 效措施之一。科学施肥的要点有：①增施有机肥，②选用 尿素、硝酸铵、磷铵、高效复合肥和颗粒状肥料，避免施 用含硫、含氯的肥料；③基肥为主，追肥为辅，基肥和追 肥相结合；④适当补充微量元素。 2.实行必要的休耕 3.灌水洗盐 4.更换土壤 5.严格轮作 6.土壤消毒 （1）药剂消毒根据药剂的性质，有的灌入土壤，也有的 洒在土壤表面。使用时应注意药品的特性，兹举几种常用 药剂为例说明。 ①甲醛②氯化苦③硫磺粉 (2)物理消毒 晾晒和蒸汽消毒
五、气体
温室气体环境特点 氧气 二氧化碳 有害气体：氨气 、二氧化氮（NO2）、 二氧化硫（SO2） 、乙烯和氯气
有机肥与无机肥配施对菜地土壤N2O排放及其来源的影响
有机肥与无机肥配施对菜地土壤N2O排放及其来源的影响作者：张佳段明成王吉芸来源：《农家科技下旬刊》2017年第02期摘要：目前在蔬菜种植中，经常会用到有机肥和无机肥融合配施的情况。
本文以云南嵩明县嵩阳街道办倚伴村的试验菜地为实例，选择同位素测试技术，通过对有机肥和无机肥配施对土壤N2O排放影响程度进行比对分析，观察各种单一肥料或者在二者配施情况下菜地土壤中一氧化二氮的产生来源以及出现变更的相关情况。
关键词：有机肥；无机肥；菜地土壤；N2O；排放影响一氧化二氮是一种左右非常明显的温室常见气体，很多专家学者纷纷在研究该种气体的功能作用。
目前在大气层里，这种气体的浓度每年都在明显增多，比工业革命之前已经高出了20%以上，预计到2050年的时候得增加83%以上的浓度，对人体的危害和对环境的破坏明显增强，近年来全球气候变暖的一个重要因素就是一氧化二氮的含量增加，对臭氧层的破坏越来越严重。
一、有机肥与无机肥配施简述在菜地土壤中单纯施加有机肥和无机肥，其中一氧化二氮排放的比例，无机肥施加要比有机肥施加情况下高出6.6倍以上，同时无机肥添加的数量越多，一氧化二氮释放的比重也就越高；而有机肥和无机肥共同配施到菜地土壤中不超过一个星期，其排放的一氧化二氮最多的比例接近79%，SP率达到了7‰，并且比率会逐渐加大；试验的时候菜地土壤施加无机肥，硝化的情况大约在53%左右，SP率接近16‰，的是施加有机肥硝化的情况大约在71%左右，SP 率达到了24‰。
这说明菜地土壤中施加有机肥，能够有效地降低一氧化二氮的排放，能够极大地帮助蔬菜增加肥料，促进其生长。
笔者试以河南省某县试验菜地土壤中有机肥和无机肥的配施，来阐述一氧化二氮气体排放的来源及其比重情况。
二、菜地土壤中配施有机肥和无机肥对N2O排放及其来源影响分析1.菜地土壤施加肥料实例。
本文以云南嵩明县嵩阳街道办倚伴村2015年试验种植的卷心菜菜地为例，选用菜地中0-20厘米的上层土壤，土质为深灰色，其中酸碱度值为8.0，有机物含量为1千克中含14.8克，氮的含量为1千克含0.39克，氢化蛋中氮的含量为1千克含1.83克，三氧化氮中氮的含量为1千克含13.29克。
不要忽视气体对蔬菜栽培的影响
不要忽视气体对蔬菜栽培的影响本期来谈谈气体对蔬菜栽培的影响。
与蔬菜生产相关的气体较多，常说的主要有两种：二氧化碳和氧气，二氧化碳是光合作用的原料，是呼吸作用的产物，而氧气则是呼吸作用的原料，是光合作用的产物。
同时，我们也不能忽视其它气体对蔬菜的影响，比如氨气以及其它有毒有害气体等。
蔬菜生长与产量离不开二氧化碳对设施蔬菜影响最大的气体是二氧化碳，二氧化碳是作物光合作用的重要原料之一，蔬菜的干物质中，有将近一半的元素是碳，这些碳绝大部分是通过光合作用吸收空气中的二氧化碳得来的。
蔬菜正常生长要求空气中有较高的二氧化碳，据试验，大多数蔬菜的二氧化碳饱和点为1000-1600毫克/升，二氧化碳补偿点为80-100毫克/升。
在补偿浓度与饱和浓度之间，二氧化碳浓度越高，光合作用越旺盛，增产效果越明显。
不同种类的蔬菜对二氧化碳的要求不同，如黄瓜的二氧化碳饱和点为1592毫克/升，补偿点为69毫克/升，而菠菜的二氧化碳饱和点为978毫克/升，补偿点为42.3毫克/升。
棚室是个相对封闭的空间，其中内部的二氧化碳主要来自大气、植物和土壤微生物的呼吸活动、有机肥料的分解，光合作用消耗的二氧化碳均来源于此。
温室内的二氧化碳浓度在早晨揭苫前达到最大，为700-1000毫克/升，揭苫见光后，作物进行光合作用，1-2个小时后就低于室外二氧化碳浓度，此时如不及时补充二氧化碳，会影响作物正常生长发育。
通风之后，由于外界二氧化碳进入，室内二氧化碳浓度稍有提高，但由于温室通风量很少，补充进的二氧化碳有限，因此直到下午作物见光很少，停止光合作用为止，一直维持低于室外二氧化碳浓度的水平。
从下午4点到6点开始，随着光照的减弱和温度的下降，植株光合作用减弱，二氧化碳浓度开始回升，盖苫后及上半夜由于植株呼吸作用和土壤有机物的分解，二氧化碳浓度迅速升高，后半夜温室内浓度增加缓慢，到第二天揭苫前，浓度又达到最大值。
二氧化碳浓度不足时，植株的光合作用减弱，光合产物数量少，供应养分不足导致植株生长缓慢，产量低，品质差，畸形果多，落花落果严重。
增施有机肥提高二氧化碳浓度的原理
增施有机肥提高二氧化碳浓度的原理
首先，有机肥料中的有机物质包含大量的碳元素，例如腐熟的
堆肥、腐殖质等。
当这些有机物质被施入土壤后，土壤中的微生物
会开始分解这些有机物质以获取能量和营养。
在这个分解的过程中，微生物会代谢有机物质，释放出二氧化碳作为代谢产物。
这样，施
用有机肥料可以增加土壤中的二氧化碳浓度。
其次，植物在进行光合作用时会吸收二氧化碳，并将其转化为
有机物质。
因此，增加土壤中的二氧化碳浓度可以提高植物的光合
作用效率，促进植物生长。
植物吸收土壤中的二氧化碳，通过光合
作用将其转化为生长所需的有机物质，从而增加植物的生长速度和
产量。
此外，增施有机肥料还可以改善土壤结构和增加土壤的有机质
含量，从而提高土壤的保水保肥能力，为植物的生长提供更好的环境。
这些因素共同作用，使得增施有机肥料可以提高土壤中二氧化
碳浓度，促进植物生长。
总的来说，增施有机肥料提高二氧化碳浓度的原理是通过有机
物质的分解释放二氧化碳，增加土壤中的二氧化碳浓度，从而促进
植物的光合作用和生长，改善土壤质地，提高土壤肥力。
这些因素共同作用，使得有机肥料的施用可以为植物的生长提供更好的环境和营养条件。
有机肥对农田土壤二氧化碳和甲烷通量的影响
有机肥对农田土壤二氧化碳和甲烷通量的影响3董玉红1,2 欧阳竹133(1中国科学院地理科学与资源研究所禹城综合实验站,北京100101;2中国科学院研究生院,北京100093)【摘要】 研究了不同有机肥施用(鸡粪、猪粪、牛粪)对夏玉米田土壤CO 2和CH 4通量的影响.结果表明,不同处理的CO 2通量具有相同的季节变化趋势,受土壤温度和湿度的共同影响,土壤CO 2通量和大气温度、地表温度、地下温度呈显著正相关,当温度不是限制因子的时候,CO 2通量和土壤水分含量呈显著正相关(P <0105).玉米整个生长季大部分时间土壤为CH 4的吸收汇,源汇的变化受环境因子的影响,但是相关分析并不显著.不同处理的土壤CO 2季节平均排放通量为015124～018518g ・m -2・h -1,和CK2相比,玉米种植促进了CO 2的排放,施用有机肥也增加了CO 2的排放,所有有机肥处理的平均排放通量和CK2差异显著,但只有S2和P2和CK1的差异显著.不同处理农田土壤CH 4的季节平均通量为-010068～-010484mg ・m -2・h -1,有机肥施用抑制了土壤对CH 4的吸收,施肥量高抑制作用强,但是统计分析差异并不显著.关键词 有机肥 CO 2 CH 4 温室气体 土壤文章编号 1001-9332(2005)07-1303-05 中图分类号 S147.2;X511 文献标识码 AE ffects of organic manures on CO 2and CH 4fluxes of farmland.DON G Yuhong 1,2,OU Y AN G Zhu 1(1Y ucheng Com prehensive Ex perimental S tation ,Institute of Geographical Sciences and N atural Resources Research ,Chi 2nese Academy of Sciences ,Beijing 100101,China ;2Graduate School of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100093,China ).2Chin.J.A ppl.Ecol .,2005,16(7):1303～1307.This paper studied the effects of chicken manure ,swine waste and cattle manure on the CO 2and CH 4fluxes of a farmland planted with summer maize.The results showed that the CO 2flux had the same trend under different organic manure application ,which was influenced by soil temperature and soil water content.The flux was signif 2icantly related with air temperature ,soil surface temperature and soil temperature (P <0105).When soil temper 2ature was not a limiting factor ,soil water content was significantly related with soil CO 2flux.At most maize growth stages ,soil was a sink of CH 4.The variation of CH 4source 2sink was influenced by environmental factors ,but the correlation was not significant.The mean seasonal flux of CO 2was from 0.5124to 0.8518g ・m -2・h -1,and that of CH 4was from -0.0068to -0.0484mg ・m -2・h pared with CK2,maize planting and organic manure application enhanced CO 2emission.The application of organic manures inhibited the CH 4uptake by soil ,and higher application rate had a higher inhibitory effect.K ey w ords Organic manure ,CO 2,CH 4,Greenhouse gas ,S oil.3国家重大基础研究(973)前期专项研究资助项目(2003CCB001).33通讯联系人.2004-03-10收稿,2004-07-05接受.1 引 言农业生产对温室气体的排放有贡献,农田土壤可作为CO 2、CH 4和N 2O 的源或汇,农业管理措施特别是施肥对温室气体排放的影响很大,各种肥料中有机肥对农田土壤碳转化的影响最大,来自不同动物有机肥料成分不同,肥料成分的不同影响了其后施用到农田后的温室气体的排放[22].目前有机肥施用对旱地土壤CO 2排放的研究大多是通过实验室培养模拟试验来揭示碳的转化,对于有机肥施用到农田后土壤CO 2排放的研究较少[2,19].有机肥施用对稻田土壤CH 4排放的影响研究较多[24],通气状况良好的土壤是CH 4的最大吸收汇,施肥对CH 4氧化表现为抑制作用[16],研究土壤CH 4吸收汇影响因素和采取一些措施促进土壤对CH 4的吸收,也是目前减缓气候变暖的一项措施[13,20].有机肥施用对农田土壤CO 2和CH 4通量的综合影响研究较少,很少考虑有机肥组分对温室气体排放的影响,目前温室气体减排已经引起人们的广泛关注,减少有机肥施用后的温室气体排放的前提是理解其排放过程以及与环境因子的关系.本研究选用农业生产上常用的3种有机肥,并结合考虑有机肥种类、有机肥养分含量及外部环境因子,探讨它们对农田土壤CO 2和CH 4通量的影响.应用生态学报 2005年7月 第16卷 第7期 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J ul.2005,16(7)∶1303～13072 材料与方法211 试验地点试验点位于中国科学院禹城试验站内,地处116°37′E, 36°36′N,海拔20m,主要耕作制度为冬小麦2夏玉米轮作.该地区属于暖温带半湿润季风气候区,多年平均气温1312℃,降雨量为538mm.地貌类型为黄河冲积平原,土壤母质是黄河冲积物,以潮土和盐化潮土为主,表土质地为轻2中壤土.该站所在地区的自然条件和农业生产水平在黄淮海平原具有代表性.播种前测定试验地表层土壤基本理化性状,p H值为8146,有机质为1147%,全氮为0109%,全P(P2O5)为012%,全K(K2O)为2126%,NO3-2N为20145mg・kg-1, NH4+2N为1134mg・kg-1.212 试验设计田间试验设8个处理,每个处理3个重复,每个小区面积6m×7m,处理随机排列,小区间隔0165m,周围设置保护行.处理分别为:CK1-不施肥种玉米的对照,CK2-不施肥不种玉米的裸地,S1,S2-猪粪,C1,C2-牛粪,P1,P2-鸡粪;1,2分别代表15、30t・hm-2两个施肥水平.施用的有机肥已堆腐一个多月,施肥前取样后冰冻保存,鲜样分析NO3-2N、NH4+2N和p H,NO3-2N、NH4+2N含量的测定是用2mol・L-1KCl浸提后测定,风干样用消煮法测定有机肥全N、P、K含量,3种有机肥的养分含量如表1所示.玉米前茬作物为小麦,收获后于2003年6月16日均匀撒施有机肥后旋耕,于6月17日播种,整个生长季没有灌水,于10月5日收获.表1 施用有机肥的化学性状T able1Chemical properties of organic m anure applied to the soil有机肥1)N(%)P(P2O5%)K(K2O%)p H NO32N(mg・kg-1)NH42N(mg・kg-1)猪粪2)0176014201718155169149962142牛粪3)016801660130812520212880129鸡粪4)019201930189815567113712941441)Organic manures;2)Swine waste;3)Cattle manure;4)Chicken manure.213 样品采集、分析与通量计算气体通量用静态箱法测定,采样箱用不锈钢制成,长、宽、高为50cm×50cm×50cm,播种前将不锈钢底座安置在小区中央的玉米行间,插入土壤10cm深处,整个生长季不再移动,框内不含玉米和杂草,观测时将采样箱放在底座外缘四周的凹槽中,并用水密封,盖箱后0、10、20、30min用100ml塑料注射器抽取箱内气体,用于CO2和CH4浓度的分析.采集来的气样用改进的Agilent4890气相色谱仪同时分析CO2和CH4,对于测定的方法和条件已有详述[25],该仪器检测的灵敏度和稳定性均很高,能够满足农田生态系统几种温室气体同步测定的要求.气体通量的计算是通过气体浓度随时间的变化来计算单位面积的气体排放通量.计算公式:F=M/V0×P/P0×T0/T×H×dC t/d t式中,F为土壤气体通量(CO2为g・m-2・h-1,CH4为mg・m-2・h-1),M为气体的摩尔质量(g・mol-1),V0为标准状态下(温度273K,气压1013hPa)气体的摩尔体积(22141×10-3m3),T0和P0分别为标准状态下的空气绝对温度和气压,P为采样点的气压,T为采样时的绝对温度,dC t/d t为观测时间箱内气体浓度随时间变化的直线斜率,正值表示排放,负值表示吸收,h为采样箱的高度.每次取气的同时测定大气温度、土壤表面温度、地下5cm土温、土壤含水量.3 结果与讨论311 有机肥施用后土壤CO2和CH4通量的时间变化动态土壤CO2排放是土壤中生物学和生物化学过程综合作用的结果,是植物根系、土壤微生物、土壤动物等呼吸排放的共同产物,土壤理化因子和气象因子共同影响着它们的生命进程和土壤气体的扩散[6,12].图1显示出不同种类有机肥施用后CO2排放通量的时间动态,土壤CO2通量在各处理中显示相同的时间变化趋势,都有排放峰的出现,其间的波动受土壤温度和土壤水分含量的影响.由于受植物根系呼吸的影响,CO2通量与作物生长有关,不施肥种植玉米的处理C K1的CO2排放通量要高于不种玉米的C K2,且玉米生长季节盛期的各处理CO2通量值高于生长季末期.CO2通量在各处理中的范围为0.24～1153g・m-2・h-1.研究表明,西藏高原农牧地不同植被覆盖下的土壤CO2排放通量为117～1015kg・hm-2・h-1[14],我国施肥麦田土壤CO2通量为120～400mg・m-2・h-1[18].黄淮海平原地区夏玉米农田土壤呼吸动态的研究表明,土壤呼吸季节变化大体呈现温度变化的趋势,施用有机肥增加了土壤呼吸,本研究中的土壤排放速率与之结果相似[21]. 土壤中CH4产生和氧化是微生物活动的结果,在厌氧条件下,甲烷菌分解土壤中的有机质,产生CH4,在好气土壤中,CH4又被氧化菌氧化,CH4在土壤中的排放或氧化受各种因子的影响,主要有土壤理化特性、气温和季节变化[11,23].由图2可以看出,本研究中,不同种类有机肥处理后,玉米土壤CH4的通量变化比较复杂,在施肥初期土壤为CH4的排放源,此后整个玉米生长季中除个别时间外,大多时间CH4通量均为负值,土壤为大气CH4的吸收“汇”,不同处理CH4通量范围为-011247～011356 mg・m-2・h-1.4031应 用 生 态 学 报 16卷图1 有机肥施用后CO 2排放通量的时间变化动态(误差线代表的是标准偏差)Fig.1Temporal trends of CO 2flux after organic manure application (Vertical bars are STDEV for means ).图2 有机肥施用后CH 4通量的时间变化动态Fig.2Temporal trends of CH 4flux after organic manure application.312 有机肥施用对夏玉米田土壤CO 2和CH 4平均排放通量的影响CO 2平均排放通量如表2所示,种植玉米的处理CO 2排放通量高于裸地不种植玉米的土壤,有机肥的施用促进了土壤CO 2的排放,即对照排放小于施用有机肥的处理,同一种类有机肥中,高施肥量处50317期 董玉红等:有机肥对农田土壤二氧化碳和甲烷通量的影响 表2 不同处理CO2和CH4的平均排放通量T able2Average CO2and CH4flux under different treatments处理Treatmont CO2CH4CK1016240b-010292CK2015124c-010484S1017124ab-010152S2018108a-010096C1016991ab-010280C2017564ab-010149P1017160ab-010138P2018518a-010068F41090147P0*******理的CO2排放通量高于低施肥量,不同种类有机肥的作用效应在两个施肥水平下都是鸡粪>猪粪>牛粪.统计分析表明,所有处理的平均CO2通量和C K2差异显著,S2和P2和C K1差异显著,其它处理之间差异不显著.玉米种植促进了土壤CO2的排放,一部分是由于根系呼吸的作用,有研究表明,根系呼吸在玉米季可占到总呼吸量的17%～18%[3].有机肥对土壤CO2排放的影响显著,这主要是应为有机肥的施入改善了土壤理化性质,增加了土壤有机质的积累,促进了土壤微生物的活性以及根系的生长和活力,从而增加了CO2的排放量[7].如表2所示,有机肥施用后农田土壤CH4的吸收要低于C K1和C K2,说明有机肥施用后总的表现为抑制CH4的氧化.有研究表明,在东北典型旱地,玉米、大豆田土壤作为大气CH4源或汇的作用并不明显[8],本实验中,土壤可作为CH4的弱汇而起作用并受不同施肥种类和施肥量的影响.齐玉春[16]研究得出华北平原典型农业区土壤的CH4通量的平均值在夏玉米季节的施肥处理和未施肥处理中分为-010798和-01110mg・m-2・h-1,与之相比,本研究中土壤对CH4的吸收较低,主要是由于肥料施用对土壤CH4的吸收具有抑制作用,大量有机肥的施用,前期导致土壤CH4的排放,玉米生长期大量降雨造成土壤水分含量增加,CH4吸收降低,某一时期土壤厌氧环境还使得土壤成为CH4的排放源. Thuries等[19]通过培养实验评价有机投入后的矿化作用,表明有机质降解速率和其C、N、纤维素及木质素含量等有关.有机肥中,作物秸杆的投入对土壤CO2排放的影响研究较多,秸秆投入强烈影响了CO2的时间动态,在每年CO2通量和残茬C投入之间有密切的相关关系[10].强学彩等[17]研究了C/ N比为20/1时候不同有机投入量下土壤CO2排放和微生物量[17].本研究中,不同种类有机肥等重量施用时,其所含的C、N比在相同施肥量下并不相同,施用后对土壤CO2的通量影响是由于由于投入的C、N含量的不同造成的.肥料施用抑制了土壤对CH4的氧化,对于化肥投入后对CH4氧化的影响研究较多[23].也有研究表明,有机投入对土壤CH4氧化的影响取决于其C/N比,有的表现抑制作用,有的没有抑制作用[9].有机肥施用后,不同有机肥种类的抑制作用大小不同,鸡粪对CH4的抑制作用最强,是由于其中的高N含量所造成的.313 环境因子对CH4和CO2通量的影响土壤碳的排放受环境因子的影响,其中土壤温度和湿度对CO2排放的影响在实验室模拟和田间试验中都有研究,其相关分析也有不同的结论.由表3可见,CO2排放速率和地表、大气、地下5cm土壤温度有很强的线性相关性(0155<r<0183).CO2和温度的这种相关性在许多田间试验中也有描述[5,14,15].土壤CO2排放和土壤水分的相关关系的研究也有不同的结果,有些研究相关,有些研究没有相关性[1].表3中CO2排放速率和土壤水分呈显著正相关关系,这里的土壤水分指的是8月24日前的测定值,8月24日以后由于温度降低,CO2排放通量随之降低,使得与水分的相关不明显.降雨是通过影响土壤水分而影响土壤CO2的排放通量,测定日前1周内的降雨和CO2呈正相关关系,但在0105水平上并不显著. 土壤对CH4的氧化受土壤温度、土壤水分含量的影响,降雨量也通过影响土壤水分含量而起作用[4,16].本研究中,CH4的氧化随着温度的增加而升高,随着土壤水分的增加而降低,但是相关分析并不显著,由于受各种环境因子的共同影响,机制更为复杂,单纯的相关分析不呈线性相关.表3 CO2排放速率和土壤大气环境因子的相关性分析T able3R elationship bet w een CO2flux and environmental factorsCO2CK1CK2S1S2C1C2P1P2土壤温度Soil temperature0155330158730162030172633015783016623301686330172233地表温度Surface temperature01653016933017433018033017033017733017933018333大气温度Atmospheric temperature0166330163301743017233017233017633017233017333土壤水分Soil moisture0192633018973301848301570018183018633017733017693降雨Precipitation014201310143013201430143013801303P<0105;33P<0101.6031应 用 生 态 学 报 16卷4 结 论 有机肥施用后,夏玉米田土壤CO2和CH4的季节变化趋势和肥料施用、土壤温度、土壤湿度等有关,有机肥的种类和数量的不同影响了其施用后的CO2和CH4的平均通量,施用有机肥增加了土壤CO2的排放,所有有机肥处理的平均排放通量和C K2差异显著,但只有S2、P2处理和C K1的差异显著.有机肥施用后抑制了土壤对CH4的氧化,不同有机肥种类以及施肥量的大小不同,抑制作用不同,但是统计分析并不显著.相关分析表明,土壤CO2通量和大气温度、土壤温度、地表温度以及土壤水分呈显著正相关关系,虽然大气温度、土壤温度、土壤水分等环境因子影响了土壤CH4的通量,但是相关分析并不显著.以上结果表明,有机肥施用影响着温室气体的通量变化,肥料种类不同,作用不同,受其C、N含量的影响,今后需要进一步研究田间条件下有机肥施用后土壤碳通量的变化.参考文献1 Chen Q2S(陈全胜),Li L2H(李凌浩),Han X2G(韩兴国),et al.2003.Effects of water content on soil respiration and the mecha2 nisms.Acta Ecol Si n(生态学报),23(5):972～978(in Chinese)2 Chen T2B(陈同斌),Struwe S,K joller A.1996.Effects of agricul2 tural wastes 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有机肥施用的乙烯问题（本帖子所指的有机肥施用，是指有机肥的大田施用，不指有机肥的容器栽培施用）
未腐熟有机肥施用后，在腐化过程中会产生会产生醇、酸、烃和一系列复杂的有机物，其中有一种物质就是乙烯，它的好处是：
在低浓度时会促进果实成熟，使果实风味更佳、更甜，所以施用有机肥的果实成熟早，比较好吃，上色好，有机肥产生的乙烯的催熟作用是原因之一。
坏处是：
由于乙烯的催熟作用，果实的产量会下降，个头会相对变小。
当乙烯的浓度超过一定量后会导致根毛脱落，根尖肿胀，新根褐变，从而危害植物的生长。
所以在施用有机肥改良土壤时，要防止未腐熟的有机肥释放过量的乙烯，或者通过改善土壤透气性来防止乙烯在土壤中的高浓度累积。
有机肥施用的二氧化碳和氧问题
有机肥施用后由于有机质矿化、微生物呼吸，会消耗土壤中的氧，释放出二氧化碳，如果土壤通气不足土壤氧含量下降会影响根系正常生长和生理代谢，进而影响植物地上部分生长，果树的生长结果会受阻，严重时根系死亡。
不同植物对低氧敏感性不同，桃对低氧最敏感，缺氧时易枯死，温州蜜柑和枳的实生苗极其耐缺氧，苹果、梨中等。
葡萄根系正常生长需氧较高和桃接近，但是枯死浓度和温州蜜柑、枳接近，是0.5%，这估计和葡萄起源进化过程中是从林下到林冠有关。
施用有机肥时为了防治乙烯和二氧化碳的危害，要注意不能让土壤过湿，不然不仅会造成二氧化碳和乙烯的累积，还会过量产生还原性物质、有机酸、醇、硫化氢等有毒物质。
对于果树来说，采用穴肥集中施用有机肥，有可能有效避免有机肥的产生的有毒物质对果树的危害。