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施用腐植酸类肥料 减少温室气体排放

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施用腐植酸类肥料 减少温室气体排放

全球气候变暖是未来世界各国政府部门、经济领域和公从所面临的最大挑战之一。为此,通过施用腐植酸肥料,贮碳于土壤、生物体,减少土壤碳素挥发损失,对农业可持续发展和不减少温室气体效应对生态环境的影响具有重要意义。

1、施用腐植酸类肥料增加土壤有机质含量,贮碳于土,减少温室气体排放

现阶段地,由于人类过度开发利用自然资源,使得森林、湿地破坏,耕作退化,破坏了土壤碳循环的平衡,增加了有机质的矿化作用,使土壤呼吸量增加,土壤碳库含量降低。因此,提高土壤有机质含量就能达到固碳效果,减少土壤碳素挥发。

施用腐植酸类肥料或有机、无机肥配合施用,能增加土壤有机质含量,改善腐殖质的组分和结合形态,贮碳于土,减少大气中CO2含量。

对保护地土壤有机质含量、腐殖质组分和结合态腐殖质进行了研究,结果表明,长期施用有机肥和有机、无机复配肥的土壤有机质含量显著高于不施肥和只施无机肥的土壤有机质含量。而且随着施用有机肥年份的增加,土壤有机质含量也在逐年增加。经过9年施肥处理后,土壤有机质含量增加最多的可达34.61%,最少的也达到26.67%,每年土壤有机质增加量达3.00%~3.85%,说明每年保持地土壤固定大气中的碳达到1.74%~2.23%。长期施用有机肥处理的土壤中,可提取的腐殖质含量、胡敏酸含量比不施有机肥处理的二者含量最多高出40.95%和48.32%。黑龙江省科学院自然与生态研究所张继舟等在腐植酸对设施土主的研究的养分、盐分及番茄产量及品质的影响研究中发现,有机质含量明显高于不施肥处理,其中施用腐植酸改良剂的有机质含量增加较多,达到显著水平。中国科学院沈阳应用生态研究所武志杰等采用施入有机物料与浅翻深耕松土相结合的农业技术措施,对黑龙江省八五农场岗平地白浆土障碍层进行改良试验,结果表明,白浆土层松动部分的有机碳含量增加53.4%~140.2%。

2、腐植酸类肥料能够增加作物产量,贮碳于生物体

腐植酸类肥料可以提高玉米、小麦、水稻等粮食作物的蛋白质、淀粉含量,提高大豆、花生等油料作物的含油量,提高棉花纤维长度,促进薯块膨大,提高蛋白质、糖分含量。促进种子萌发,提高出苗率和成活率,促进植物根系和植株生长发育,增强作物光合作用,提高作物产量,因此能增加作物对大气中 的吸收量,贮碳于生物体。

四川教育学院生物系廖映粉等研究表明,当腐植酸浓度为10~50mg/L时可以提高烟草种子的发芽率,促进幼苗子叶平展,促进胚根和胚轴的生长,同时还能提高幼苗的生理活性,增加干物质积累。此外,适宜的光照能使腐植酸对种子的萌发和幼苗的生长起到促进作用。腐植酸处理过的烟草植株根系活力明显增加,不仅根生长迅速,而且也有利于侧根的生长和侧根数量的增多。

甘肃农业大学农学院武延等研究了腐植酸类有机肥对当归物质生产及品质的影响,认为腐植酸可使作物产量提高10%~30%,腐植酸被作物吸收后,改变细胞膜渗透性,促进无机养分的吸收。在作物生长后期主要表现在干物质的积累上,尤其对果实部分的干物质积累有显著促进作用,能够改善果实品质及提高产量。当归成药期追施腐植酸和氨基酸类有机肥料,能够有效促进当归生长及干物质积累,提高地上和地下部干重,显著提高单根重,产量及醇溶性浸出物含量。

贵州省仁怀市种子公司谢文明用不同浓度的腐植酸对烟草进行叶面喷施,研究不同浓度腐植酸对烟草壮苗的生理作用影响,结果表明,用腐植酸处理后,烟草中叶绿素的含量提高了6%~45%,叶片对光能的利用率显著提高,光合强度得到合理加强;促进了烟草的生长发育,物质的积累量增加。中国农业大学生物学院高同国等在微物降解褐煤产生的黄腐植酸对玉米幼苗生长的影响试验结果也表明,在一定范围内,叶绿素含量会随着黄腐植酸浓度的增加而增加。

碳素营养占作物干物质重45%左右,是作物必需营养元素中吸收量最高的营养元素,施用腐植酸类肥料使作物产量增加10%~30%,说明吸收同化CO2量增加4.5%~15%,平均可增加生物体贮碳量10%左右。因此,腐植酸类肥料可以固定空气中的CO2,提高作物光合作用,达到生物固碳效果。

3、腐植酸类肥料减少化肥用量,进而减少CO2的排放

氮肥在施入土壤后其利用率只达到35%左右。据全国化肥试验网的数据估计,氮素通过挥发损失约20%,硝化脱氮损失约15%,淋溶和径流损失约25%,总损失为60%左右。而腐植酸可以减少氮素挥发损失和CO2的排放量,施入腐植酸有机肥,不仅提高了氮肥的利用率,同时也减少了释放到大气中的CO2,保护了生态环境。另外,腐植酸能够固定氮素,提高土壤有效氮含量。

磷肥施入土壤后,大部分被土壤吸附固定,其当季利用率只有10%~25%,使生产成本增加且造成了水体污染。腐植酸可以减少土壤对水溶性磷的固定,活化土壤中难溶性磷,使其转化成有效态磷。河北农业大学的研究结果表明,棉花用腐植酸-氮磷钾复合肥比磷铵加氯化钾和无机棉花专用肥有更高的磷磷肥利用率,腐肥区棉株体内磷含量为0.53%,磷铵区为0.22%,专用肥区0.20%;有效磷投入量,腐肥区为5kg/亩,磷铵区国11.5 ,专用肥区为5 。腐植酸可增加棉花吸磷量,提高磷素利用率。

钾肥施入土壤后,易随水流失,一般平均利用率为50%左右。腐植酸的络合吸附作用可减少钾的流失和渗失,并且腐植酸具有活化难溶性矿物质态钾元素、增加土壤阳离子交换能力及改善土壤胶体性质,因而提高了钾肥的肥效。日本硝基腐植酸研究会进行了硝基腐植酸防固钾试验。施入硝基腐植酸量分别为:0.1%、0.5%、1%,在土壤反复干湿20d后,土壤中水溶性钾分别比对照区增加100%、99%、94%。由此可见,施用硝基腐植酸可以有效降低土壤对钾元素的固定。

微量元素如Fe、B、Zn、Cu、Mo等的缺乏会使有些作物在生长过程中出现缺素症状。作物产生缺素症,并非是土壤中这些微量营养元素含量少,而是因为这些元素往往是以不可被吸收状态存在于土壤中,有的因土壤溶液中含盐太高,各种离子间产生拮抗作用,造成其不能被作物吸收利用而发生缺素症。腐植酸可以与土壤中的矿物质元素形成可溶性的络合物,其中与铁的络合能力最强且活性最高,这一作用提高了作物对很多微量元素的吸收。而且微量元素(如Fe、B、Zn等)在作物体内移动性差,当腐植酸与其络合后,可以促进微量元素从根部向地上运输,向其枝叶扩散,以此来提高元素利用率。

按照目前国际比较通行的生命周期评价法来对肥料生产的耗能和污染物排放进行计算,我国每生产1kg氮的能耗及CO2、N2O、SOX排放量分别是92.024MJ、10.125kg、0.035kg、0.032kg;生产1kg磷的相应能耗和排放物分别是20.958MJ、1.496kg、0.005kg、0.008kg;1kg钾的能耗虽然没有明确数值,但有资料表明,等量的钾肥耗能比氮肥低6倍。腐植酸类肥料能够增加N、P、K及微肥等肥料的肥效,减少其用量,有利于节省化肥生产过程中资源及能源的消耗量,促进在化肥生产中实现节能减排。农业生产中减少尿素等化肥使用量,有利于减少氮肥挥发损失时的温室气体排放量。因此,推广应用腐植酸肥料是一种节能减排的有效农业技术措施。

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