有机肥和腐植酸类肥料对土壤碳循环及.doc

有机肥和腐植酸类肥料对土壤碳循环及温室效应的影响碳是各种有机化合物主要组成元素，在植物的干重中碳含量为49%左右，居各种植物必需营养元素之首；在植物鲜样中含量为18%，仅次于氧，居第二位。植物所需的碳素主要来源于大气和土壤，而在农业生产中各种作物所需碳素，主要由有机肥和腐植酸类肥料、CO2气肥施入土壤中各种含碳有机物料供给。碳是作物生长发育必需的大量营养元素，在工农业生产中，实行节能减排，减少温室气体排放；储碳于林，储碳于土壤，减少土壤碳素损失，这些对农业生产可持续发展和减少温室效应对生态环境的影响具有重大意义。1、土壤是生物圈碳循环的源和库，腐殖质是土壤中主要储碳有机物质所有关资料介绍，土壤中储碳量约为3万亿吨，是陆地植被碳的4倍多，是大气CO2 的3倍多，而土壤中储在的有机碳80%是腐殖质碳。全球农田耕地面积约17亿公倾，是生物圈碳循环比较活跃的组成部分。农田土壤中储存的有机碳主要来源于施用有机肥、植物残留于土壤中的根茬、枯枝落叶和土壤生物。施肥对土壤有机碳含量的动态变化具有补充增加和分解挥发损失2个相反的作用。土壤有机质含量随有机肥和腐植酸类肥料及秸秆还田量增加而增加，这与有机碳残留量及根茬增加量成正相关。另外，施有机肥和腐植酸类肥料促进了土壤有益微生物的繁殖和土壤酶的活性，增加了易氧化腐殖质含量，使土壤有机质矿化度提高。各地试验证明，有机质含量高、肥力高的土壤，有机质矿化率亦高。张之一等研究表明，土壤腐殖质含量随开垦种植年限增加而降低，白浆土开垦3年腐殖质平均每年下降1.81%，种植12年平均每年下降0.09%，1530年土壤腐殖质变化不大。开垦前3年腐殖质下降幅度大，随种植年限增加下降幅度减缓，并逐渐因施肥及根茬残留使土壤腐殖质增加量与矿化分解量基本达到平衡。沈阳农业大学金耀青等研究辽宁主要农田土壤有机质年矿化率为1.39%7.31%，辽南棕壤辽北棕壤滞水型土壤，土壤有机质年矿化率与土壤类型及气候条件等水热通气因素影响有关，水稻土处于淹水条件，有机质年矿化率普遍低于旱田。辽北有机质含量1.5%的土壤年矿化率为3.16%，土壤有机质2%的年矿化率为3.66%，表明有机质含量与矿化率成正相关关系。土壤有机质的矿化分解，有利用为作物提供碳素营养及有机氮磷钾等养分。但是，土壤有机质矿化率过高，又会使土壤有机质含量降低，土壤结构受到破坏，同时增加土壤散发到大气中的温室气体，影响大气环境质量。因此，建设高产、稳产农田，实现农业生产可持续发展，必须重视有机肥和腐植酸类肥料的合理使用，既使土壤有机质及腐植酸含量达到高产土壤含量指标，又使土壤有机质矿化率控制在适宜指标范围内；既有利于高产、高效益，又有利于降低对温室效应的影响。金耀青等提出了高产土壤有机质平衡的有机肥计量施用估算技术，对经济合理施用有机肥和腐植酸类肥料有重要参考价值。国内外大量试验研究资料证明，有机肥和有机无机肥配合施用，增加土壤有机质含量的效果显著。据我国23个肥料长期定位试验，连续10年不同施肥处理的土壤有机质含量分析结果表明，有机肥与氮磷钾化肥配施处理的土壤有机质含量比基础土样相对增加9.62%，单施有机肥增加9.50%。沈阳农业大学对棕壤肥料长期定位试验，连续9年施0.9t/hm2猪厩肥，土壤有机质含量比不施肥处理相对增加20.75%；施1.8t/hm2高量有机肥，有机质含量相对增加33.9%。据全国农业技术推广中心资料报导，大部分作物残留于土壤的根茬及枯枝落叶量平均有10003000kg/hm2,水稻残留根茬约1500 kg/hm2,麦豆作物残留根茬约2000kg/hm2左右。土壤是有机碳的源和库，按照土壤有机质平衡理论，科学施用有机肥、有机无机复混肥、腐植酸类肥料，对培肥地力、提高土壤生产力水平，以及减少温室气体排放具有重要作用。2、有机肥、腐植酸类肥料增加土壤有机碳储量的同时，在更新、改善土壤有机质质量方面具有重要作用科技工作者在有机肥和有机物料对土壤有机质的质量影响方面进行进行了大量深入的研究工作。窦森等在棕壤、草甸土和水稻土上进行田间试验和模拟试验表明，不施有机肥和有机物料的对照处理，土壤腐植酸的数均分子量由1355提高到1768，施有机肥和有机物料的棕壤由对照处理腐植酸数均分子量的1350降为798，草甸土由813降到750，水稻土由4818降到1273。不施有机肥土壤腐植酸数均分子量增大，表明土壤腐植酸老化；施有机肥可使土壤腐植酸数均分子量变小，土壤腐植酸活性增强。土壤腐植酸的C/H比值、O/C比值是表征腐植酸缩合度、氧化度的指标，窦森等试验表明施有机肥土壤腐植酸的C/H比值和O/C比值降低，使土壤腐植酸的分子缩合度和氧化程度下降，结构简单化、年轻化，土壤腐植酸氧化稳定性增强，抗分解能力增强。关连珠等报导了有机无机肥料配合施用不仅有利用土壤有机质积累，也有利用有机质存在形态的改善，猪粪与NP化肥配合施用处理比NP化肥处理土壤松结态有机质含量下降5.7%、稳结态有机质降低3.6%、紧结态有机质含量下降2.1%，土壤可浸提腐植酸（胡敏酸和富里酸）含量明显提高，而单施化肥处理的可浸提腐植酸含量却有所下降。猪粪与NP化肥处理腐植酸含量为0.66%，比实验前增加0.13%，而NP化肥处理腐植酸含量比试验前降低0.02%。有机无机肥配施不但能提高松合态有机质含量，增加土壤腐植酸含量（尤其是增加富里酸含量作用更明显），还能提高土壤胡敏酸的活化度，使土壤始终保持一定数量的活性有机质，防止土壤有机质老化，对增强土壤调节养分供应，调节土壤肥力等有重要作用。3、施用有机肥和腐植酸类肥料与推广少耕、免耕保持性耕作措施相结合，可增加土壤有机碳储量，减少土壤有机碳矿化分解损失，降低温室气体排放效应Sarmiento&Sundguist的研究指出，干旱半干旱地区靠近地表的CaCO3，每年通过侵蚀和分解释放其含碳量4%5%的CO2，比人类燃烧释放出的CO2大10多倍，土壤有机质分解产生的CO2释放成为温室效应的重要影响因素。据张旭东报导，我国耕地面85%处于养分亏缺状态，只有约15%达到养分平衡，2000年以后农业生产波动较大，除自然灾害增多的影响外，土壤退化，使土壤抵御自然灾害能力下降也是重要原因。土壤退化的根源是传统的耕作制度导致水土流失，有机质含量降低，土壤耕层变薄，犁底层加厚，土壤自调功能降低，肥力水平下降。实行耕作制度改革，推广少耕、免耕等保持性耕作制度；采用秸秆还田覆盖和合理轮作等减少土壤风蚀和水蚀农业技术措施，减少耕地因频繁耕翻造成的有机碳矿化分解损失，减少表层的水土流失和风蚀，与施有机肥和腐植酸类肥料相结合，既可防止土壤退化，提高土壤肥力水平，又可减少沙尘暴天气和水体富营养化污染，控制农田温室气体排放。保护性耕作技术有利于农田土壤高产、稳产和生态环境保护。据报导，美国牲畜厩肥每年约有70%回归土壤，作物秸秆有75%还田，荷兰有85%的牲畜粪便回归耕地，丹麦等国也很重视有机肥的施用。改革耕作制度和种植制度，推广少耕、免耕和合理轮作等农业措施，使北美地区土壤有机质含量处于相对平衡状态，从大气CO2的源转变为汇。实行免耕技术后，使美国当年就减少耕地土壤CO2排放量2.8亿4.5亿吨碳，今后20年内将增加土壤有机碳储量11亿吨。可见，推广有机肥和腐植酸类肥料的合理施用，与少耕、免耕、合理轮作等农业技术措施相结合，对培肥土壤、促进土壤碳素良性循环、减少耕作土壤对温室效应的影响具有重要意义。（腐植酸杂志2009年第二期邹德乙隋小慧供稿）