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如何讓“便便”更有用?

分類:行業(yè)熱點(diǎn) > 土壤修復(fù)    發(fā)布時(shí)間:2017年7月3日 10:32    作者:來源:中科院之聲公眾號(hào) 作者:夏龍龍 顏曉元    文章來源:北極星固廢網(wǎng)

動(dòng)物有機(jī)肥 (畜禽糞便) 是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中極為重要的氮肥來源。據(jù)估算,全球每年所產(chǎn)生的動(dòng)物有機(jī)肥中所含有的氮 (簡稱有機(jī)肥氮) 的總量約為80~130 Tg N (1 Tg = 1 × 1012g),與化學(xué)氮肥的施用量基本持平。伴隨著化學(xué)氮肥的大量生產(chǎn)和施用,目前全球有機(jī)肥氮的還田率卻僅有20~50%。眾所周知,化學(xué)氮肥的大量施用,造成了大量的活性氮排放,從而引起了一系列的環(huán)境問題,如空氣污染、土壤酸化以及水體富營養(yǎng)等。與單純的化學(xué)氮肥施用相比較,有機(jī)肥還田替代部分化學(xué)氮肥施用不僅能夠減少活性氮的排放,因?yàn)橛袡C(jī)氮的礦化速率往往較低,而且能夠提高土壤肥力,改善土壤的物理化學(xué)性質(zhì),從而有利于作物產(chǎn)量的提高。除此之外,提高有機(jī)肥的還田比例還能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥的資源化利用。雖然優(yōu)勢明顯,但是關(guān)于有機(jī)肥還田替代化學(xué)氮肥施用這一措施目前仍然存在一些亟待解決的問題。例如,用多大比例的有機(jī)肥氮替代化學(xué)氮肥還田不會(huì)影響糧食產(chǎn)量?替代以后能夠減少多少活性氮的排放?有機(jī)肥的替代施用又會(huì)如何影響土壤溫室氣體的排放?這些問題仍然不清楚。

為了回答這些科學(xué)問題,中國科學(xué)院南京土壤研究所顏曉元課題組利用數(shù)據(jù)整合分析的方法,在全球范圍內(nèi)選取了141篇發(fā)表的文章,全面評價(jià)了有機(jī)肥還田部分替代化學(xué)氮肥施用對于 (谷粒作物和蔬菜) 作物生產(chǎn)力、活性氮損失以及土壤溫室氣體排放的影響。

對于替代比例的確定,研究發(fā)現(xiàn),與只施用化學(xué)氮肥相比較,在總施氮量保持一致時(shí),有機(jī)肥氮替代化學(xué)氮肥施用的比例為25~50% 時(shí) ,籽粒和蔬菜的平均作物產(chǎn)量顯著提高了5.7%。這是因?yàn)橛袡C(jī)肥的替代施用能夠更好地協(xié)調(diào)土壤供氮與作物需氮的關(guān)系,從而能夠提高作物對氮的吸收量 (11.5%) 以及氮肥的利用率 (11.7%),并進(jìn)一步降低各種活性氮的損失。

對于活性氮的減排效果,研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥的替代施用比例為 25~50% 時(shí)能有效降低土壤NH3 揮發(fā)損失12.4%,降低氮淋溶損失25.3% 以及氮徑流損失27.4%。進(jìn)一步增加有機(jī)肥的替代比例到75%以上能夠繼續(xù)提高對于活性氮的減排效果,但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量的降低。

此外,對于溫室氣體排放的影響,研究發(fā)現(xiàn),在旱地土壤上采用有機(jī)肥的替代施用能夠有效地降低溫室氣體的凈排放。在稻田土壤上采用卻能促進(jìn)溫室氣體的凈排放。這是因?yàn)橛袡C(jī)肥的替代施用對于稻田土壤有機(jī)碳累積的促進(jìn)效應(yīng)小于對于CH4排放的促進(jìn)效應(yīng)。采用發(fā)酵后的有機(jī)肥進(jìn)行化學(xué)氮肥的替代施用,能夠進(jìn)一步降低對于稻田溫室氣體排放的促進(jìn)效應(yīng)。

2015年,我國農(nóng)業(yè)部印發(fā)了《到2020年化肥使用量零增長行動(dòng)方案》,要求在確保糧食安全的前提下,到2020年實(shí)現(xiàn)我國化肥用量的零增長。本研究表明了合理的有機(jī)肥還田而替代部分化學(xué)氮肥施用能夠減少化學(xué)氮肥的施用量,顯著地提高作物生產(chǎn)力,降低各種活性氮損失以及旱地土壤的溫室氣體排放,從而有助于“化肥使用量零增長”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

 

動(dòng)物有機(jī)肥還田部分替代化肥施用對于糧食安全、活性氮損失及溫室氣體排放的綜合影響 (結(jié)果為替代比例為0~100%的平均值)


來源:中科院之聲公眾號(hào)  作者:夏龍龍 顏曉元

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