综述-有机肥对农田CO2供应的贡献

中国农业大学论文综述（2012-2013学年春季学期）题目：有机肥对农田CO2供应的贡献课程名称：农业气象学原理班级：气象101学号：1003070524姓名：张博成绩有机肥对农田CO2供应的贡献摘要：有机肥料含有多种养分,有丰富的有机物,可以加强微生物的活动,肥效持久,不仅可以陆续供应作物营养的需要,还可以改良土壤的水、热和通气的条件,增进土壤熟化。有机肥料释放出的大量CO2可以供植物营养之用；有机肥料中的腐殖质,则有刺激植物生长和吸收矿质养分的功效。本文针对有机肥对农田CO2供应的研究做了综合分析，浅析了研究的现状与发展趋势。关键词：有机肥二氧化碳农田1引言作物通过对太阳能的利用，为人类提供了粮食这一生命基础，但同时，作物必须吸收大量的CO2作为原料。在农业生产过程中，人们早就开始了对农业增产的研究，用化肥保证作物生长期的营养基础、改善种植制度充分利用光能与热能等。后来，有学者发现CO2对作物产量的限制也是极显著的。最初的研究在于温室大棚中，密闭条件下，夜间CO2浓度高，在白昼日出后3个小时（约10点左右）出现CO2浓度极低值，生产者通常在这个时候用通风的方法补充CO2。之后，学者们开始研究大田中CO2的供应问题，旨在探索采用廉价手段增加田间CO2浓度来达到增产的目的。在众多为大田提供CO2的方法中，施用有机肥受到学者们的关注。2研究现状2.1CO2的产生2.1.1产生CO2的一般方法CO2的产生有多种途径，已经在生产中有所运用的有：1、二氧化碳气肥，比如碳酸氢氨：2NH4HCO3+H2SO4=(NH4)2SO4+2H2O+2CO2↑，这种方法最大的缺陷就是效率不高，且成本相对偏高，控制条件也很繁琐，只适用于温室、大棚的经济作物生产上；2、煤油和液化石油等的燃烧，该种方法价格便宜，适用于大型温室，缺点是设备费用高，燃烧不充分还会产生一氧化碳，对作物和人都有危害，且使用不当有爆炸危险；3、液化二氧化碳，使用起来比较安全，能提供稳定与纯度高的CO2气体，但价格出奇地高，不可能用在农业生产中。2.1.2有机肥产生CO2的原理有机肥是指天然有机质经微生物分解或发酵而成的一类肥料，人们通常所说的农家肥就是有机肥的一种。有机肥产生的CO2指的是有机质被分解所释放出的CO2，所以，其释放能力与其C含量有紧密关系。2.2有机肥的不同种类2.2.1堆肥将作物茎秆、绿肥、杂草等植物性残渣与泥土、人畜粪尿、垃圾等混合堆置，经好氧微生物分解而成的。多作基肥，施用量大，可提供营养元素和改良土壤性状，尤其对改良砂土、粘土和盐渍土有较好效果。该方法成本低廉、操作简便、易于推广，不仅可解决CO2亏缺的问题，促进农业增产、农民增收，还可以合理利用有机废弃物，改善环境，减少向大气中排放CO2的同时获得优质的有机肥料，降低了肥料成本，符合低碳农业的理念。2.2.2人畜粪尿人畜粪约含20%的有机质，主要有纤维类、脂肪类、蛋白质及无机盐类。其C/N比较低，但可得性很高，任何一个城市都会有很多人粪富余，而养殖场的畜粪更是产出远大于消耗。所以人畜粪尿的来源广，使其成本低，在农业生产中最为常见。2.2.3沤肥作物茎秆、绿肥、杂草等植物性物质与河、塘泥及人粪尿同置于积水坑中，经微生物厌氧呼吸发酵而成的肥料。一般作基肥施入稻田。沤肥可分凼肥和草塘泥两类。凼肥可随时积制，草塘泥则在冬春季节积制。积制时因缺氧，使二价铁、锰和各种有机酸的中间产物大量积累，且碳氮比值过高和钙、镁养分不足，均不利于微生物活动。应翻塘和添加绿肥及适量人粪尿、石灰等，以补充氧气、低降碳氮比值、改善微生物的营养状况，加速腐熟。2.2.4沼气肥作物秸秆、青草和人粪尿等在沼气池中经微生物发酵制取沼气后的残留物。富含有机质和必需的营养元素。沼气发酵慢，有机质消耗较少，氮、磷、钾损失少，氮素回收率达95%、钾在90%以上。沼气水肥作旱地追肥，渣肥作水田基肥，这在农业生产上应用已非常广泛。2.2.5废弃物肥料以废弃物和生物有机残体为主的肥料。其种类有：生活垃圾；生活污水；屠宰场废弃物；海肥（沿海地区动物、植物性或矿物性物质构成的地方性肥料）。这种肥料的使用受地域限制，而且，其安全性难以保证，因为垃圾未经处理作为肥料，有毒物质可以在作物体内富集，故该方法应用很少。2.3有机肥料产生CO2的影响因素2.3.1温度与湿度的影响温度与湿度包括有机肥的含水量等都是影响微生物活性的关键因素。有机肥料中养分的转化和释放受自然环境的影响颇大,气候过湿或过干,都会影响有机肥料的分解。根据发酵温度不同,厌氧干发酵分为常温发酵、中温发酵(30e~38e)和高温发酵(50e~55e)。常温发酵,产气率低,产气周期长,受环境温度影响大。中温发酵与常温发酵相比,分解快、产气率高、气质好,有利于规模化生产。高温发酵,分解快、产气率高、环保效果好,但气质稍差、耗能较多。2.3.2不同有机物的CO2释放特征不同不同有机物有不同的含水量与C/N，CO2的释放特征不尽相同。对同种土壤施用不同有机肥料所得的CO2释放速率差异明显。2.3.3氮肥混施的影响施用氮肥之后，一方面促进了植物生长，旺盛生长的根系可能促进土壤中原有有机碳的降解，另一方面氮素的施用影响土壤微生物的活性和数量，进而影响有机碳的降解。施用氮肥可使表层土壤有机碳含量提高，但受根系或者微生物活性的影响，施氮可能加速下层土壤有机碳的降解，降低下层土壤有机碳含量。2.3.4不同土壤环境的影响不同土地利用方式的土壤CO2排放通量是：耕地未被扰动的土壤；不同植被下的土壤CO2排放通量是：林地作物及人工草地裸地；从作物发育期讲，植物旺盛生长期土壤CO2排放通量比发育后期要高；从环境条件看，大气低气压和大气CO2浓度降低了土壤气体的扩散阻力，加快了土壤呼吸速率；温度和水分成为土壤呼吸主要影响因素，且互相成为限制因子。2.4施用有机肥对土壤的影响2.4.1有机肥的施用改善土壤结构畜禽粪便中带有动物消化道分泌的各种活性酶，以及微生物产生的各种酶。施用有机肥大大提高了土壤的酶活性，有利于提高土壤的吸收性能、缓冲性能和抗逆性能。施用有机肥料增加了土壤中的有机胶体，把土壤颗粒胶结起来，变成稳定的团粒结构，改善了土壤的物理、化学和生物特性，提高了土壤保水、保肥和透气性能。为CO2释放提供空间基础。2.4.2有机肥的施用增强土壤呼吸施用有机肥能刺激土壤微生物活性，增大土壤微生物量。这是因为秸秆还田可以给微生物提供生活的基质，尤其在寒冷的冬季，根层土壤中秸秆的腐解释放热量，提高地温，从而增加了土壤微生物量。3总结全球植被年固定的5.3×108MgC碳中,作物吸收碳量占47%,草原吸收10%,森林固碳量占43%。学者的研究表明，农田中作物通常在远低于其CO2浓度泡和点以下的环境下进行光合作用，这对光能是一种极大的浪费，因此，植物固定CO2的潜力还很大。施用有机肥拉近了CO2源与作物的距离，既有利于作物增产，也有利于减少大气中CO2浓度。现阶段关于有机肥的研究已经很多，但对于其CO2供应的研究还不够，期待更深入的研究为农业生产创造更高的产率。1.《科技参考资料》1976年328期；2.白纲义、张兰芬，二氧化碳气肥的化学施肥法，蔬菜，1991年01期；3.常义军等，棚室废弃物发酵增施CO2技术研究初探，上海蔬菜，2011年05期；4.KemmittSJ,LanyonCV,WaiteIS,WenQ,AddiscottTM,BirdNRA,O’DonnellAG,BrookesPC.Mineralizationofnativesoilorganicmatterisnotregulatedbythesize,activityorcompositionofthesoilmicrobialbiomass—anewperspective.SoilBiologyandBiochemistry,2008,40:61-73；5.强学彩、袁红莉等，秸秆还田量对土壤CO2释放和土壤微生物量的影响，应用生态学报2004年03期；6.肖玉,谢高地,鲁春霞,丁贤忠,吕耀.施肥对稻田生态系统气体调节功能及其价值的影响.植物生态学报,2005,29(4):577-583；7.张旭博、徐明岗等，添加有机物料后红壤CO2释放特征与微生物生物量动态，中国农业科学，2011年24期；8.Howard,D.M.,andHoward,P.J.A.1993.RelationshipsbetweenCO2evolution,moisturecontentandtemperatureforarangeofsoiltypes.SoiIBiologyandBiochemistry25:1537-1546；9.李凌浩、陈佐忠，草地生态系统碳循环及其对全球变化的响应I.碳循环的分室模型、碳输入与贮量，植物学通报，1998年02期；10.Raich,J.W.andPotter,C.S.1995.Globalpatternsofcarbondioxideemissionsfromsoils.GlobalBiochemicalCycles9:23-36.11.李想、赵立欣等，农业废弃物资源化利用新方向—沼气干发酵技术，中国沼气，2006年第24期（6）；12.孙本普、纪家华等，晚茬麦地膜覆盖栽培膜下CO2浓度的观测，生态学杂志，1991年10月（5）：54-57。