化學(xué)農(nóng)藥對土壤碳氮平衡的影響

李　正　許鴻源　李界秋　司瑞利　李永健　龐　潔　周鳳玨　蔡典雄

摘要為釋疑對化學(xué)農(nóng)藥破壞土壤碳氮平衡的憂慮，在種植生菜的紅壤土保護(hù)地，噴施不同濃度及不同頻次的高效氯氟氰菊酯乳油，并分析土壤有機(jī)碳和全氮含量的變化。結(jié)果表明：按常規(guī)量噴施高效氯氟氰菊酯對土壤有機(jī)碳和全氮含量無明顯影響。高濃度、高頻次噴施，雖稍微增加土壤有機(jī)碳和全氮含量，但未達(dá)顯著水平。因此，按常規(guī)噴施化學(xué)農(nóng)藥高效氯氟氰菊酯不會對土壤碳、氮平衡的安全造成破壞。

關(guān)鍵詞化學(xué)農(nóng)藥；高效氯氟氰菊酯；土壤有機(jī)碳；土壤全氮

中圖分類號 S154.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739（2009）03-0121-02

土壤是地球表面自然環(huán)境的重要組成部分和陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。估計(jì)全球約有1 400~1 500Gt的碳是以有機(jī)質(zhì)形式儲存于土壤中[1-3]，所以土壤有機(jī)碳（Soil Organic Car-bon，SOC）的含量變化在全球碳循環(huán)的平衡及相關(guān)溫室氣體的形成中都起著重要作用。而土壤全氮（Soil Total Nitr-ogen，STN）則是評價(jià)土壤肥力和土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，因此土壤有機(jī)碳和全氮兩大要素的含量變化是近代環(huán)境生態(tài)研究的熱門領(lǐng)域[4-8]。

農(nóng)用土壤屬于人為生態(tài)系統(tǒng)。人們已經(jīng)習(xí)慣性地把工業(yè)排放廢物、化肥及農(nóng)藥的使用看成是污染、破壞土壤生態(tài)平衡安全的重要因素，特別是化學(xué)農(nóng)藥的大量使用更是引起人們普遍的擔(dān)心，甚至遭到相當(dāng)一部分人的強(qiáng)烈反對[9]。然而，隨著土地資源與人口增長和食品需求矛盾的日益尖銳化，在目前尚無其他措施能夠取代化學(xué)農(nóng)藥作用的情況下，全世界化學(xué)農(nóng)藥的生產(chǎn)與使用不但沒有停頓和減少，反而一直保持著旺盛的發(fā)展勢頭[10]。中國更是世界農(nóng)藥的生產(chǎn)與使用大國，農(nóng)藥制劑產(chǎn)量由20世紀(jì)50年代初的年產(chǎn)500t猛增到“十五”期間的80萬噸以上［11］，即增加了1 600多倍。加上進(jìn)口農(nóng)藥，我國目前的使用量應(yīng)在100萬噸以上。但是，至今所有對農(nóng)藥使用效果的研究，幾乎全部都是集中在毒性與毒理、使用范圍與方法、在土壤與農(nóng)作物中的殘留和降解等方面，其論文和報(bào)告每年都數(shù)以千計(jì)。但是，當(dāng)這些農(nóng)藥（包括其助劑和溶劑）大部分都直接或間接滴落到土壤表面，繼而滲入耕作層后，這些富含碳、氮元素且具有毒性的化學(xué)物質(zhì)是否會直接改變或者通過對土壤微生物的影響間接改變土壤中碳、氮兩大要素含量的平衡，進(jìn)而威脅整個(gè)土壤生態(tài)的安全。這是人們長期以來一直質(zhì)疑和憂慮的問題，可是直接回答這一質(zhì)疑的研究報(bào)告卻很鮮見。

1材料與方法

1.1供試材料

供試作物為生菜（Lactuca sativa L var. longifoliaLam）[12]，其種子由青島誠信蔬菜研究所生產(chǎn)。供試農(nóng)藥為2.5%高效氯氟氰菊酯乳油，商品名為攻關(guān)，山東聯(lián)合農(nóng)藥工業(yè)有限公司生產(chǎn)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)農(nóng)藥設(shè)4個(gè)濃度，分別為：廠家推薦使用的常規(guī)濃度均值，即商品藥液稀釋3 000倍（A）；常規(guī)濃度的2倍（B）；常規(guī)濃度的4倍（C）；清水為對照（CK）。每個(gè)濃度設(shè)3個(gè)噴施頻次，共組成12個(gè)處理組，分別為：A1，A2，A3；B1，B2，B3；C1，C2，C3；CK1，CK2，CK3。每個(gè)處理組設(shè)3次重復(fù)，共計(jì)36個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積為1.5m₂。先將各小區(qū)土壤用鏟均勻翻整，以35cm×25cm的行株距確定栽苗位置，然后每穴施復(fù)合肥（N∶P∶K=1∶1∶1）20g，與穴內(nèi)土壤拌勻。試驗(yàn)期間不另追肥，以避免追肥不均可能產(chǎn)生的干擾。

1.3田間管理

將事先育成的生菜幼苗（3~4葉1心）移栽定植于各個(gè)小區(qū)的穴內(nèi)。對個(gè)別未成活苗及時(shí)補(bǔ)栽，保證全苗。平日及時(shí)淋水，避免干旱。待 80％ 以上的苗長至7～8葉1心時(shí)，按上述設(shè)計(jì)方案進(jìn)行第1次噴施處理。不同頻次噴施間隔為1周。每次噴施均以葉面濕潤有滴水為度。

1.4土樣采集與處理

土壤采樣時(shí)間為第1頻次噴施前當(dāng)天（0d）及以后各頻次噴施后的第6天（即 6d、13d、20d）。采樣方法按對角線法，在行間取樣，每小區(qū)5個(gè)點(diǎn)，深度20cm，共0.5 kg左右，混合均勻并在室內(nèi)自然風(fēng)干后，各樣品采用“＋”法，取1份（約100g）除去可見的有機(jī)殘?bào)w，研磨，過100目篩，備用。SOC采用重鉻酸鉀容量法—磷酸浴外加熱[13]測定，STN采用半微量凱氏定氮法[13]測定。利用Excel和DPS統(tǒng)計(jì)軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1對土壤有機(jī)碳含量的影響

由表1可見，目前廣泛使用的高效氯氟氰菊酯，只有在實(shí)際使用濃度高達(dá)常規(guī)使用濃度2倍和4倍時(shí)，土壤有機(jī)碳含量才略有升高，如處理B2、B3、C2、C3等各組。但方差分析結(jié)果顯示，與對照各組的差異并未達(dá)到顯著水平。若按照常規(guī)使用濃度，即便是增加使用頻次，如處理A2、A3，對土壤有機(jī)碳的含量也幾乎沒有影響。

2.2對土壤全氮含量的影響

從表2可以看出，噴施不同濃度和不同頻次高效氯氟氰菊酯對土壤全氮含量的影響總趨勢與對有機(jī)碳的影響基本一致，即高濃度高頻次噴施會使土壤全氮略有增加。但是，所有處理與對照之間的差異也均未達(dá)到顯著水平。

土壤中的有機(jī)碳與總氮含量常受氣象、物理、化學(xué)和生物學(xué)等多種因素的影響而發(fā)生變化［4，5］，特別是土壤微生物的活動直接影響相關(guān)物質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化。已有研究［4，14］證明，農(nóng)藥和化肥等人為使用的化學(xué)品可以改變土壤微生物的多樣性及其活力，進(jìn)而影響土壤中碳、氮等各種生態(tài)因素的構(gòu)成。本研究中，噴施高濃度高頻次的高效氯氟氰菊酯引起土壤有機(jī)碳和總氮小幅升高，是不是因?yàn)橛绊懥送寥牢⑸锒斐傻拈g接結(jié)果，還有待進(jìn)一步研究。

3結(jié)論

按常規(guī)濃度（廠家推薦使用量）噴施農(nóng)藥高效氯氟氰菊酯，對土壤有機(jī)碳和總氮含量變化基本沒有影響。高濃度（2~4倍推薦濃度）高頻次（2~3次）噴施，可使土壤有機(jī)碳和總氮含量略有升高，但是與對照的差異亦未達(dá)顯著水平。因此，在正常情況下，人們無需憂慮噴施化學(xué)農(nóng)藥高效氯氟氰菊酯會影響與碳、氮平衡有關(guān)的土壤生態(tài)安全。

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