可生物降解的塑料薄膜地膜增加了有机韭菜中的氧化亚氮排放量，但减少了有机卷心菜中的氧化亚氮排放量

《Frontiers in Agronomy》：Biodegradable plastic film mulch increased nitrous oxide emissions in organic leek but decreased emissions in organic cabbages

有机蔬菜种植中可降解地膜对温室气体排放的影响研究。采用随机区组设计，在威尔士有机农田对比分析带可降解地膜（PFM）与未覆盖的两种蔬菜（大白菜和韭菜）在两种有机肥（禽畜粪肥和绿肥堆肥）条件下的产量、土壤养分动态及N?O、CH?、NH?排放。结果表明PFM使产量提高26%，但N?O排放因作物而异：韭菜增加62%（与土壤硝态氮升高相关），大白菜降低56%；NH?排放整体下降18%（以经济产量计），但未达显著水平；土壤微生物活性增强，有机质分解加速。研究证实可降解地膜在湿润气候下可降低氮氧化物排放强度，但需结合作物类型和土壤管理优化应用。

　　在现代农业中，塑料地膜（PFM）因其对杂草控制和提高作物产量的能力而受到广泛欢迎。特别是对于蔬菜种植者而言，PFM的应用可以显著提升土壤中的生物活动，从而加速土壤有机质的分解，这可能会影响温室气体（GHGs）的排放。然而，传统PFM的使用也带来了诸如去除、处置以及残留塑料对土壤的潜在危害等问题，尤其是在长期使用后可能产生的微塑料和纳米塑料。因此，生物降解型PFM作为一种替代方案，因其能够在种植季节结束后在土壤中自然降解而受到关注。然而，关于其对温室气体排放的影响，尤其是在有机园艺作物和湿润温带气候条件下的研究仍然有限。为了填补这一知识空白，我们开展了一项田间实验，探讨生物降解型PFM对有机蔬菜（包括氮利用效率较高的甘蓝和氮利用效率较低的大葱）在两种有机肥料制度（家禽粪便和绿肥堆肥）下的影响。

### 作物产量与氮含量

在实验过程中，我们观察到生物降解型PFM显著提高了大葱和甘蓝的产量，分别达到30%和26%。这一结果与之前的研究一致，表明PFM能够通过提供更稳定的土壤水分和提升土壤温度来促进作物生长。然而，PFM对作物氮含量的影响在两种作物中存在差异。大葱在PFM处理下的氮含量增加幅度大于甘蓝，这可能与其较高的氮吸收能力有关。此外，PFM的使用也对作物的经济产量产生了更大的影响，尤其是在大葱的种植中更为明显。值得注意的是，虽然家禽粪便在PFM处理下略高于堆肥，但这种差异并未达到统计学上的显著性。这表明，不同有机肥料对作物产量的影响可能受到多种因素的制约，例如土壤条件和作物种类。

### 土壤气体通量

实验中测量的气体通量结果显示，生物降解型PFM对土壤中温室气体排放的影响是复杂的。对于N?O排放，PFM在大葱种植时显著增加，而在甘蓝种植时则表现出减少的趋势。这一差异可能与两种作物对土壤中氮化合物的利用方式不同有关。例如，大葱在PFM处理下土壤中的硝酸盐（NO??）含量显著高于未使用PFM的处理，这可能解释了其更高的N?O排放。相反，甘蓝在PFM处理下的硝酸盐含量相对较低，导致其N?O排放减少。此外，PFM对氨（NH?）排放的影响较小，但在单位产量基础上，其减少效果更为显著。这表明，尽管PFM可能会增加土壤中氮化合物的浓度，但其对NH?的减少作用在单位产量层面更为明显。

### 土壤微生物活性

通过茶包实验，我们发现生物降解型PFM显著增加了土壤有机质（SOM）的分解速率，这与之前在同一地区的研究结果一致。尽管PFM对土壤水分和温度的影响相对较小，但其对土壤微生物活性的提升作用显著。这一现象可能与PFM对土壤微气候的调节有关，例如通过减少水分蒸发和雨水渗透，保持相对稳定的土壤湿度，从而促进微生物的活动。同时，PFM的使用还可能通过减少氮的挥发损失，间接影响土壤中氮的循环过程。

### 土壤微气候

生物降解型PFM在实验期间对土壤温度和水分波动的调节作用显著。与未使用PFM的土壤相比，PFM处理下的土壤温度平均高出0.6°C，水分含量变化幅度更小。这种微气候的稳定可能有助于减少氮的损失，尤其是在高降雨量的条件下。然而，由于实验地点的温带海洋性气候，日照时间较短，紫外线辐射较低，这可能限制了PFM对土壤温度的提升效果。此外，不同作物对土壤微气候的影响也有所不同，例如甘蓝的种植导致土壤更加干燥和凉爽，而大葱的种植则表现出更大的水分和温度变化。这些差异可能对土壤中的氮循环和温室气体排放产生影响。

### 土壤矿物氮

实验结果显示，生物降解型PFM显著提高了土壤中的硝酸盐（NO??）和铵（NH??）含量。然而，由于未测量氮的矿化或损失（如硝酸盐淋溶和氮气的挥发），我们无法确定这些变化的具体原因。总体来看，土壤中的铵含量较低，表明土壤中硝化作用较为强烈。这可能是由于土壤中较高的碳氮比和适宜的温度、pH条件所导致。在PFM处理下，土壤中的铵含量在初期较高，这可能与家禽粪便中可溶性氮化合物的快速分解有关。然而，随着时间的推移，PFM处理下的土壤中铵含量逐渐下降，这可能与作物对氮的吸收和利用有关。

### 温室气体排放

在温室气体排放方面，生物降解型PFM的影响因作物类型而异。对于N?O排放，PFM在大葱种植时显著增加，而在甘蓝种植时则表现出减少的趋势。这一差异可能与两种作物对土壤中氮化合物的利用效率不同有关。例如，大葱在PFM处理下土壤中的硝酸盐含量显著高于未使用PFM的处理，这可能解释了其更高的N?O排放。相反，甘蓝在PFM处理下的硝酸盐含量相对较低，导致其N?O排放减少。此外，PFM对CH?和CO?的排放影响较小，这可能与实验期间的土壤微气候差异不大有关。

### 结论

综上所述，生物降解型PFM在提高作物产量和调节土壤微气候方面表现出显著的优势。尽管其对N?O和NH?的排放影响存在差异，但总体来看，PFM在单位产量基础上减少了温室气体的排放，尤其是在湿润的温带气候条件下。这些结果表明，生物降解型PFM在减少氮损失和降低温室气体排放方面具有潜力，尤其是在应对极端降雨事件时。然而，为了更全面地理解PFM对环境的影响，需要进一步研究其对土壤微生物活动和氮循环的具体机制。此外，开发一种能够减少对PFM影响的测量方法，如静态气室法，将有助于更准确地评估其对温室气体排放的影响。