化學農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

摘要為釋疑對化學農藥破壞土壤碳氮平衡的憂慮，在種植生菜的紅壤土保護地，噴施不同濃度及不同頻次的高效氯氟氰菊酯乳油，并分析土壤有機碳和全氮含量的變化。結果表明：按常規量噴施高效氯氟氰菊酯對土壤有機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碳和全氮含量，但未達顯著水平。因此，按常規噴施化學農藥高效氯氟氰菊酯不會對土壤碳、氮平衡的安全造成破壞。

關鍵詞化學農藥；高效氯氟氰菊酯；土壤有機碳；土壤全氮

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

土壤是地球表面自然環境的重要組成部分和陸地生態系統的基礎。估計全球約有1 400~1 500Gt的碳是以有機質形式儲存于土壤中[1-3]，所以土壤有機碳（Soil Organic Car-bon，SOC）的含量變化在全球碳循環的平衡及相關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）則是評價土壤肥力和土壤質量的重要指標，因此土壤有機碳和全氮兩大要素的含量變化是近代環境生態研究的熱門領域[4-8]。

農用土壤屬于人為生態系統。人們已經習慣性地把工業排放廢物、化肥及農藥的使用看成是污染、破壞土壤生態平衡安全的重要因素，特別是化學農藥的大量使用更是引起人們普遍的擔心，甚至遭到相當一部分人的強烈反對[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農藥作用的情況下，全世界化學農藥的生產與使用不但沒有停頓和減少，反而一直保持著旺盛的發展勢頭[10]。中國更是世界農藥的生產與使用大國，農藥制劑產量由20世紀50年代初的年產500t猛增到“十五”期間的80萬噸以上［11］，即增加了1 600多倍。加上進口農藥，我國目前的使用量應在100萬噸以上。但是，至今所有對農藥使用效果的研究，幾乎全部都是集中在毒性與毒理、使用范圍與方法、在土壤與農作物中的殘留和降解等方面，其論文和報告每年都數以千計。但是，當這些農藥（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物質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，進而威脅整個土壤生態的安全。這是人們長期以來一直質疑和憂慮的問題，可是直接回答這一質疑的研究報告卻很鮮見。

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。供試農藥為2.5%高效氯氟氰菊酯乳油，商品名為攻關，山東聯合農藥工業有限公司生產。

1.2試驗設計

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

1.3田間管理

將事先育成的生菜幼苗（3~4葉1心）移栽定植于各個小區的穴內。對個別未成活苗及時補栽，保證全苗。平日及時淋水，避免干旱。待 80％ 以上的苗長至7～8葉1心時，按上述設計方案進行第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

土壤采樣時間為第1頻次噴施前當天（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5個點，深度20cm，共0.5 kg左右，混合均勻并在室內自然風干后，各樣品采用“＋”法，取1份（約100g）除去可見的有機殘體，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統計軟件對試驗數據進行統計分析。

2結果與分析

2.1對土壤有機碳含量的影響

由表1可見，目前廣泛使用的高效氯氟氰菊酯，只有在實際使用濃度高達常規使用濃度2倍和4倍時，土壤有機碳含量才略有升高，如處理B2、B3、C2、C3等各組。但方差分析結果顯示，與對照各組的差異并未達到顯著水平。若按照常規使用濃度，即便是增加使用頻次，如處理A2、A3，對土壤有機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到顯著水平。

土壤中的有機碳與總氮含量常受氣象、物理、化學和生物學等多種因素的影響而發生變化［4，5］，特別是土壤微生物的活動直接影響相關物質的分解與轉化。已有研究［4，14］證明，農藥和化肥等人為使用的化學品可以改變土壤微生物的多樣性及其活力，進而影響土壤中碳、氮等各種生態因素的構成。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碳和總氮小幅升高，是不是因為影響了土壤微生物而造成的間接結果，還有待進一步研究。

3結論

按常規濃度（廠家推薦使用量）噴施農藥高效氯氟氰菊酯，對土壤有機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，可使土壤有機碳和總氮含量略有升高，但是與對照的差異亦未達顯著水平。因此，在正常情況下，人們無需憂慮噴施化學農藥高效氯氟氰菊酯會影響與碳、氮平衡有關的土壤生態安全。

4參考文獻

[1] POST W M，EMANUEL W R，ZINKE P J，et al．Soil carbon pools and world life zones [J]．Nature，1982，298（8）：156-159.

[2] SCHLESINGER W H.Evidence from chronoseauence studies for a low carbon-storage potential of soil[J].Nature，1990，348（15）：232-234.

[3] HOUGHTON R A.Changes in the storage of terrestrial carbon since 1950[A]∥Lal R，et al（ed.）．Soils and Globe Change.CRC Press，1995：45-65.

[4] 曹志平.土壤生態學[M].北京：化學工業出版社，2007.

[5] 漆智平.熱帶土壤學[M].北京：中國農業大學出版社，2007.

[6] 李文芳，楊世俊，文池夫.土壤有機質的環境效應[J].環境科學動態，2004（4）：31-33.

[7] 金峰，楊浩，趙其國.土壤有機碳儲量及影響因素研究進展[J].土壤，2000（1）：11-17.

[8] DAVIDSON E A，TRUMBORE S E，AMUNDSON R.Soil warming and organic carbon content[J].Nature，2000，408（14）：789-790.

[9] 胡木成.化學農藥命當休矣[N].科技日報（綠色周刊），1995（1）：17.

[10] 張一賓，唐春風.農藥工業的世紀回顧和展望[J].世界農藥，2000，22（2）：1-8.

[11] 過戍吉.全國農藥產量剖析與預測[J].農藥信息，2000（12）：22-23.

[12] 山東農業大學.蔬菜栽培學各論[M].北京：農業出版社，1980.

[13] 鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，2000.

[14] 羅安程，SUBEDI T B，章永松，等.有機肥對水稻根際土壤中微生物和酶活性的影響[J].植物營養與肥料學報，1999，5（4）：321-327.