化学农药对土壤碳氮平衡的影响

李　正　许鸿源　李界秋　司瑞利　李永健　庞　洁　周凤珏　蔡典雄

摘要为释疑对化学农药破坏土壤碳氮平衡的忧虑，在种植生菜的红壤土保护地，喷施不同浓度及不同频次的高效氯氟氰菊酯乳油，并分析土壤有机碳和全氮含量的变化。结果表明：按常规量喷施高效氯氟氰菊酯对土壤有机碳和全氮含量无明显影响。高浓度、高频次喷施，虽稍微增加土壤有机碳和全氮含量，但未达显著水平。因此，按常规喷施化学农药高效氯氟氰菊酯不会对土壤碳、氮平衡的安全造成破坏。

关键词化学农药；高效氯氟氰菊酯；土壤有机碳；土壤全氮

中图分类号 S154.2 文献标识码A文章编号 1007-5739（2009）03-0121-02

土壤是地球表面自然环境的重要组成部分和陆地生态系统的基础。估计全球约有1 400~1 500Gt的碳是以有机质形式储存于土壤中[1-3]，所以土壤有机碳（Soil Organic Car-bon，SOC）的含量变化在全球碳循环的平衡及相关温室气体的形成中都起着重要作用。而土壤全氮（Soil Total Nitr-ogen，STN）则是评价土壤肥力和土壤质量的重要指标，因此土壤有机碳和全氮两大要素的含量变化是近代环境生态研究的热门领域[4-8]。

农用土壤属于人为生态系统。人们已经习惯性地把工业排放废物、化肥及农药的使用看成是污染、破坏土壤生态平衡安全的重要因素，特别是化学农药的大量使用更是引起人们普遍的担心，甚至遭到相当一部分人的强烈反对[9]。然而，随着土地资源与人口增长和食品需求矛盾的日益尖锐化，在目前尚无其他措施能够取代化学农药作用的情况下，全世界化学农药的生产与使用不但没有停顿和减少，反而一直保持着旺盛的发展势头[10]。中国更是世界农药的生产与使用大国，农药制剂产量由20世纪50年代初的年产500t猛增到“十五”期间的80万吨以上［11］，即增加了1 600多倍。加上进口农药，我国目前的使用量应在100万吨以上。但是，至今所有对农药使用效果的研究，几乎全部都是集中在毒性与毒理、使用范围与方法、在土壤与农作物中的残留和降解等方面，其论文和报告每年都数以千计。但是，当这些农药（包括其助剂和溶剂）大部分都直接或间接滴落到土壤表面，继而渗入耕作层后，这些富含碳、氮元素且具有毒性的化学物质是否会直接改变或者通过对土壤微生物的影响间接改变土壤中碳、氮两大要素含量的平衡，进而威胁整个土壤生态的安全。这是人们长期以来一直质疑和忧虑的问题，可是直接回答这一质疑的研究报告却很鲜见。

1材料与方法

1.1供试材料

供试作物为生菜（Lactuca sativa L var. longifoliaLam）[12]，其种子由青岛诚信蔬菜研究所生产。供试农药为2.5%高效氯氟氰菊酯乳油，商品名为攻关，山东联合农药工业有限公司生产。

1.2试验设计

本试验农药设4个浓度，分别为：厂家推荐使用的常规浓度均值，即商品药液稀释3 000倍（A）；常规浓度的2倍（B）；常规浓度的4倍（C）；清水为对照（CK）。每个浓度设3个喷施频次，共组成12个处理组，分别为：A1，A2，A3；B1，B2，B3；C1，C2，C3；CK1，CK2，CK3。每个处理组设3次重复，共计36个小区，每小区面积为1.5m₂。先将各小区土壤用铲均匀翻整，以35cm×25cm的行株距确定栽苗位置，然后每穴施复合肥（N∶P∶K=1∶1∶1）20g，与穴内土壤拌匀。试验期间不另追肥，以避免追肥不均可能产生的干扰。

1.3田间管理

将事先育成的生菜幼苗（3~4叶1心）移栽定植于各个小区的穴内。对个别未成活苗及时补栽，保证全苗。平日及时淋水，避免干旱。待 80％ 以上的苗长至7～8叶1心时，按上述设计方案进行第1次喷施处理。不同频次喷施间隔为1周。每次喷施均以叶面湿润有滴水为度。

1.4土样采集与处理

土壤采样时间为第1频次喷施前当天（0d）及以后各频次喷施后的第6天（即 6d、13d、20d）。采样方法按对角线法，在行间取样，每小区5个点，深度20cm，共0.5 kg左右，混合均匀并在室内自然风干后，各样品采用“＋”法，取1份（约100g）除去可见的有机残体，研磨，过100目筛，备用。SOC采用重铬酸钾容量法—磷酸浴外加热[13]测定，STN采用半微量凯氏定氮法[13]测定。利用Excel和DPS统计软件对试验数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1对土壤有机碳含量的影响

由表1可见，目前广泛使用的高效氯氟氰菊酯，只有在实际使用浓度高达常规使用浓度2倍和4倍时，土壤有机碳含量才略有升高，如处理B2、B3、C2、C3等各组。但方差分析结果显示，与对照各组的差异并未达到显著水平。若按照常规使用浓度，即便是增加使用频次，如处理A2、A3，对土壤有机碳的含量也几乎没有影响。

2.2对土壤全氮含量的影响

从表2可以看出，喷施不同浓度和不同频次高效氯氟氰菊酯对土壤全氮含量的影响总趋势与对有机碳的影响基本一致，即高浓度高频次喷施会使土壤全氮略有增加。但是，所有处理与对照之间的差异也均未达到显著水平。

土壤中的有机碳与总氮含量常受气象、物理、化学和生物学等多种因素的影响而发生变化［4，5］，特别是土壤微生物的活动直接影响相关物质的分解与转化。已有研究［4，14］证明，农药和化肥等人为使用的化学品可以改变土壤微生物的多样性及其活力，进而影响土壤中碳、氮等各种生态因素的构成。本研究中，喷施高浓度高频次的高效氯氟氰菊酯引起土壤有机碳和总氮小幅升高，是不是因为影响了土壤微生物而造成的间接结果，还有待进一步研究。

3结论

按常规浓度（厂家推荐使用量）喷施农药高效氯氟氰菊酯，对土壤有机碳和总氮含量变化基本没有影响。高浓度（2~4倍推荐浓度）高频次（2~3次）喷施，可使土壤有机碳和总氮含量略有升高，但是与对照的差异亦未达显著水平。因此，在正常情况下，人们无需忧虑喷施化学农药高效氯氟氰菊酯会影响与碳、氮平衡有关的土壤生态安全。

4参考文献

[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.土壤生态学[M].北京：化学工业出版社，2007.

[5] 漆智平.热带土壤学[M].北京：中国农业大学出版社，2007.

[6] 李文芳，杨世俊，文池夫.土壤有机质的环境效应[J].环境科学动态，2004（4）：31-33.

[7] 金峰，杨浩，赵其国.土壤有机碳储量及影响因素研究进展[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.化学农药命当休矣[N].科技日报（绿色周刊），1995（1）：17.

[10] 张一宾，唐春风.农药工业的世纪回顾和展望[J].世界农药，2000，22（2）：1-8.

[11] 过戍吉.全国农药产量剖析与预测[J].农药信息，2000（12）：22-23.

[12] 山东农业大学.蔬菜栽培学各论[M].北京：农业出版社，1980.

[13] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.

[14] 罗安程，SUBEDI T B，章永松，等.有机肥对水稻根际土壤中微生物和酶活性的影响[J].植物营养与肥料学报，1999，5（4）：321-327.