城市垃圾治理是当前人类面临的重要环境问题，城市生活垃圾的农业资源化利用为城市生活垃圾的综合治理及垃圾的减量化、无害化提供了新的途径。由城市生活垃圾研制成的垃圾堆肥及其复合肥的农田施用在农业生产中具有广阔的应用前景。但是城市垃圾堆肥及其复合肥的施用造成了环境影响尤其是对土壤排放CO₂、CH₄的影响至今未检索到相关研究。本文主要研究了农田施用垃圾堆肥及其复合肥的条件下，农作物（小麦、玉米）全生长期内土壤CO₂、CH₄的排放规律及土壤温度、水分、秸秆覆盖对土壤CO₂、CH₄的排放及有机质损失的影响。试验采用田间小区肥料试验，共设3个肥料处理，分別为：①对照（不施肥）；②施用垃圾堆肥；③施用垃圾复合肥。每个处理设置6个重复，其中的3个重复用秸秆覆盖。每个小区周围用2m深2mm厚的塑料薄膜隔离，防止水肥侧渗。在玉米和冬小麦整个生育期内，对不同生育期、不同施肥处理的土壤CO₂、CH₄排放通量、土壤水分、土壤温度、土壤中C元素进行了监测。研究土壤CO₂、CH₄排放规律、影响因素的作用及田间管理措施对CO₂、CH₄排放的调控效果，为减少农田土壤CO₂、CH₄的排放及有机质损失提供科学依据。试验结论如下：1玉米-冬小麦轮作系统农田CO₂排放通量表现出明显的季节变化规律。总体上土壤CO₂排放通量随玉米植株的生长增加，在玉米拔节期和成熟期呈现明显的CO₂排放高峰。玉米田整个生长期的CO₂排放主要集中在拔节期，此期间，对照、垃圾堆肥处理和垃圾复合肥处理的土壤CO₂排放量分别占作物生长期CO₂总排放量的35％、52％和46％。不同施肥处理土壤CO₂通量随时间的变化趋势不一致，不同生育期排放总量也有很大差异。在苗期，垃圾堆肥和垃圾复合肥处理的土壤CO₂平均排放量要明显高于对照处理；拔节期间垃圾堆肥处理和垃圾复合肥处理土壤CO₂通量仍高于空白处理，以垃圾堆肥处理最高；抽穗期间，垃圾堆肥和垃圾复合肥处理土壤CO₂平均排放通量急剧下降，对照处理却逐渐升高；成熟期间不同肥料处理土壤CO₂排放量也小幅度回升。冬小麦农田土壤整个生长期的CO₂排放主要集中在苗期和拔节期：在苗期，对照、垃圾堆肥处理和垃圾复合肥处理的土壤CO₂排放量分别占作物生育期总排放量的38％、39％和38％；拔节期，对照、垃圾堆肥处理和垃圾复合肥处理的土壤CO₂排放量分别占作物生育期总排放量的32％、34％、33％。不同施肥处理的小麦田CO₂排放通量呈现相同相同的季节变化规律。2不覆盖情况下，比较小麦和玉米生长期CO₂总排放量，麦田＞玉米田。主要影响因素是作物生长状况和土壤温度。小麦生长期长，对于土壤中有机质的利用期长，因此，土壤CO₂排放总量较大。玉米生长期短并且夏季土壤温度高且雨热配合，所以玉米生长期内，对土壤有机质的利用率较高，玉米田的CO₂平均排放通量较麦田大。3玉米生长期内，3种施肥处理的土壤CO₂排放量之间的差异极显著（P=0.01），总排放量大小顺序依次为：垃圾堆肥＞垃圾复合肥＞对照。整个生长期内，垃圾堆肥处理的土壤的CO₂总排放量是垃圾复合肥处理的1.1倍，是不施肥处理的1.3倍。小麦生长期内CO₂排放总量存在同样规律：垃圾堆肥＞垃圾复合肥＞对照，从控制土壤CO₂的排放和有机质损失方面考虑，提倡将垃圾堆肥加工成垃圾复合肥后再施用。4在玉米生长期，通过对不同肥料处理下生物量的比较得出：垃圾复合肥处理和垃圾堆肥处理作物百粒重和产量均高于对照；垃圾复合肥处理产量最高。所以从农业经济效益和作物品质考虑提倡试用垃圾复合肥。5试验证明：影响土壤CO₂排放通量的主要环境因素有土壤温度、土壤含水量。土壤温度很大程度上促进了土壤CO₂的排放，土壤含水量有利于CO₂的产生，土壤水分是CO₂产生的重要条件之一，但在本试验中没有能够得到土壤含水量与CO₂排放通量的显著关系。6秸秆覆盖使得农田土壤CO₂、CH₄排放通量增大，不利于温室气体的减排。主要原因是秸秆覆盖利于土壤温度和水分的保持，例如在冬小麦试验中，与不覆盖处理相比较，对照、垃圾堆肥处理和垃圾复合肥处理的土壤含水量分别提高4％、2.4％和2.6％，从而促进了土壤有机质矿化过程。秸秆覆盖还能够调节土壤温度，在冬小麦试验中，与不覆盖处理相比较，在冬季覆盖土壤温度（10cm）比未覆盖土壤高0.3℃～0.5℃，在小麦生育后期覆盖土壤温度（10cm）比未覆盖土壤低0.3℃～0.5℃，秸秆覆盖的保温效应有助于提高土壤有机质矿化过程中的微生物活性。秸秆覆盖形成的嫌气环境一定程度上促进了土壤CH₄的产生，秸秆覆盖的隔离不利于土壤对大气CH₄的吸收减弱了土壤的CH₄汇效应。因此，使用秸秆覆盖时，建议因地制宜：在干旱缺水地区，如果水分是当地农业发展的主要限制因子，应充分利用秸秆覆盖保持土壤水分；在湿润半湿润地区，由于秸秆覆盖对土壤CO₂、CH₄排放的促进作用，从温室气体的减排与有机质损失的减少考虑，应少用或避免使用秸秆覆盖。7玉米-冬小麦轮作系统农田土壤在大多数情况下都是吸收大气中的甲烷汇，整个玉米生育期内的甲烷平均排放通量为负值，在本试验中的甲烷的排放或吸收通量及其季节变化没有明显的规律，而且与土壤水分含量和温度之间都没有发现直接的相关。这可能是由于试验的取样间隔时间长，因而没有捕捉到降水、灌溉、耕作等管理措施对其排放或吸收的直接影响。8不同施肥处理下，对照处理和复合肥处理的甲烷汇效应较强，堆肥的甲烷汇效应最弱。同一种施肥处理条件下，地表覆盖秸秆促进了土壤CH₄排放。原因是覆盖秸秆对于保持土壤水分有积极作用，造成土壤的厌氧环境，不利于CH₄氧化作用的发生，最终导致土壤CH₄排放量增加。综上所述，通过对华北地区主要的粮食作物（玉米和冬小麦）在施用垃圾堆肥及其复合肥的条件下整个生长期CO₂、CH₄的排放规律的研究，为准确估算我国华北地区农田CO₂、CH₄的年排放量与农田碳损失提供科学依据，对垃圾堆肥及其复合肥的推广施用具有现实意义。在无覆盖条件下，垃圾复合肥的施用比原有垃圾堆肥的施用可以减少CO₂、CH₄的排放和碳损失，从保护环境和保持土壤肥力的角度来看，应该推广使用垃圾复合肥。秸秆覆盖是保持农田水分、调控土壤温度的重要措施，在使用上应当因地制宜。