全 文 ：第 11卷 第 4期
2 0 0 3年 1 0月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．11 No．4
0ct．， 2003
农业活动对土壤甲烷汇的影响研究
李 俊 于 强 同小娟
(中 国科 学 院地 理 科学 与 资源研 究 所 北京 100101)(北京 林业 大 学 资源 与环 境学 院 北 京 100083)
摘 要 耕作 对 土壤 C 吸收 有长 期 抑制 作 用 并 极 大 地 降低 了 土 壤 C}{4汇 的 强度 。 施 Nit, 一N 肥 可 抑 制 土壤
cH 氧化 ，而 N0 一一N肥则无此作用 ，NH 一N肥对土壤 cH 氧化的抑制效应大于等 N量粪肥。c／N值小且导致土
壤 酸化 的作 物残茬 对 CH 氧 化 的抑 制作 用 较大 ，生 物废 弃物 堆 肥 对 土壤 CH 氧化 有 暂 时抑 制 作 用 。灌 溉 和 施 用
杀虫剂可减少土壤 cH 吸收量 ，免耕、施 NO3--N肥和有机肥是维持与增加农 田土壤 cH 吸收量的有效措施。
关 键词 C}{4吸 收 土壤 耕作 施肥
Impact of agriculture on the soil sink for methane．LI Jun，YU Qiang(Institute of Geographical Sciences and Natural Re—
sources。Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101),TONG Xiao-Juan(Colege of Resources and Environmental Sci—
ences，Beijing Forestry University，Beijing 100083)，CJEA ，2003，11(4)：27～28
Abstract Tillage can largely reduce the soil cI-h sink because of its long inhibition on soil cI-h uptake．Ammonium can
inhibit cI-h oxidation in the soi1 but nitrate can not do that．The effect of ammonium inhibition on soil cI-h oxidation is
better than the manure with the same amount of nitrogen as ammonium．Crop residue that has small c／N ratio or can lead
to soil acidification has a large inhibition on sol Ct-h oxidation．Biowaste compost has a short—term inhibition on sol cI-h
oxidation．Irrigation and the use of pesticide can decrease the soil CK,uptake．No-tillage，application of ammonium and
organic fertilizer are the available measures tO remain or increase the po tential of CHd uptake in arable soil．
Key words CH uptake，Aerobic soil，Tillage，Fertilization
1 影响土壤 CH 吸收的农业因素
甲烷(c}{4)是重要的温室气体之一，目前大气中 cH4浓度已达 1．7tA／L。大气 CH 浓度增长是因人类
活动增加了 cH4的源并减弱了 CH 土壤汇所致。若无 cH4的土壤汇，则大气 CH 浓度增长率将为现在的
1．5倍⋯。耕作对土壤 CH 吸收的影响，对未扰动土壤进行耕作可大大降低土壤 cH4汇的强度 ，撂荒 50年
后耕地土壤 氧化 CH 能力 为附近连续耕作土壤 的 10倍 ，但 仅是未 干扰 土壤 的 40％。耕 作破 坏 了土壤 原
有结构，且长期影Ⅱ向土壤 CH 的吸收潜力 ，弃耕后土壤微生物的氧化能力很难恢复 。耕作减少土壤 CH
氧化的程度部分依赖于土壤质地 ，微生物在团粒结构较好的壤土中可保护 自己免受干扰 ，相反周围沙粒则易
丢失其高活力的生态位，耕过的沙地土壤撂荒 2～3年后 cf{4氧化率迅速提高，与壤土和黏土相比沙地土壤
易受 干扰影响 ，撂荒后土壤 CH 氧化 的恢 复也较快H 。施 肥对 土壤 CH4吸收 的影 响 ，试 验表 明 NH4 对 土
壤 CH4氧 化有 抑制 作用 ，其 抑 制效 应 大小 与土 壤有 效 氮含量 或施 肥 量呈 正 比 。草地 长期 (130年 )施用
(NH4)：SO4可完全抑制 cH4氧化 ，长期施用等量 NaNO 并未导致 CH 氧化能力下降，表明 No 一对 CH 氧
化无抑制作用 。KNO，对 CH 氧化的抑制作用源 自K ，K 能从黏粒表面和内部改变 NH4 的有效性从而
抑制 CH 氧化 。粪肥 中部分 N 易于铵化 而对 甲烷 氧化菌造成伤 害 ，长期施用 粪肥 能抑 制土壤 CH4氧化 ，
但其抑制效果低于含 N量相同的化肥。试验表明长期施用粪肥比仅施用化肥的土壤微生物 N约增加 2倍。
甲烷氧化菌数量随微生物量的增加而增加 ，抵消了粪肥 N对 CH 氧化的抑制效应 。苜蓿作绿肥可引起土
壤酸化而减少 cH4氧化 。甜菜叶 C／N值较小，施入土壤后可促进 N矿化从而强烈抑制 cH4氧化。麦秸
还 田对壤 土 CH 吸收无 影响 ，但 能减少 干涸 稻 田土壤 的 CH 吸收 。生 物废 弃物 堆 肥施 入农 田后土壤 C
*中国科学院知识创新工程重大项 目(KZ-CX-SW-叭一01B．12)资助
收稿 日期 ：2002-12—15 改回日期 ：2003一叭一30
1■ 搿
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28 中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
氧化能力立即增强 ，但 2年后施入堆肥对土壤 CH 氧化的抑制作用变弱抑或消失 。堆肥 的即时效应并非
源于 N矿化或 C／N值 ，可能因随施入堆肥而接种的 CH 氧化菌所致 ，但这种加入的微生物存活时间较短，
只能暂时增 强土壤 CH 氧化能力 。灌 溉对土壤 CH 吸 收的影 响 ，表层 土壤 湿度 影 响 CH 向土壤 中扩 散和
甲烷氧化菌活性 ，灌溉可减少土壤 CH 的吸收。当土壤含水量<200g／kg时干旱影响其微生物活性并抑制
土壤 CH 的吸收 ；土壤含水量为 250g／kg时微生物氧化 CH 的能力最强 ；土壤含水量超过 田间持水量后
阻碍大气 CH 和 o 向土壤 中扩散 ，甲烷氧化菌活性下降 ，土壤 CH 吸收率随土壤湿度增加而明显降低。施
用农 药对 土壤 CH 吸收的影 响 ，Boeckx P．等 发现施用杀 虫剂 2d后 即可抑制 土壤 CH 氧化 ，与未施 杀虫
剂 的对 照相 比 CH 氧化被抑制 32％～46％，此效果虽存在 时间短 ，但 长期反 复施 用可 能对土 壤微 生物包 括
CH4氧化菌造 成长久影 响。放牧对土壤 CH4吸收 的影 响 ，Htitsch B．W ．等 发现放牧草 地 比未 施肥 而收割
过的草地 CH 氧化率低 25％，其抑制作用可能取决于动物排泄物所含的 NH 和尿素。Flessa H．等 发现
草地上动物排粪地释放 CH 而排尿地吸收 CH ，这可能是因湿度和土壤 pH值改变所致。
2 维持与增加农 田土壤 CH4吸收量 的有效途径
维持与增加农 田土壤 CH 吸收量的有效措施包括免耕 、施 NO3--N肥和有机肥。免耕地 CH 吸收率高
于耕地 ，免耕 15年后土壤 cH4吸收率 比连续耕作、同等施肥量地块提高 4．5～11倍 ，故免耕是保持土壤
CH4氧化率 的最佳方法 。农 田单施 NO3--N 肥可阻止 土壤 CH 汇进 一步减 小 ，但 同时带 来其 他相关 环境 问
题 ，如无 o 条件下 NO3-反硝化过程中生成温室气体 N O，NO3-极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险是同样的。建议在耕过的农田土壤表施尿素或 NH4+-N肥 ，促进大气 CH
的吸收，而免耕地应避免将 NH4+和尿素施于土壤 cH4氧化潜力最大的 5～15cm 土层。有机肥抑制土壤
cH4氧化的作用远远小于 NH4~和尿素 ，如何在施有机肥增产的同时提高农 田土壤 CH 吸收量尚待进一步
深 入研究 。
参 考 文 献
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