农田土壤温室气体排放机理与影响因素研究进展
农田土壤温室气体排放机理与影响因素研究进展
第23卷第4期中国农业气象2002年11月农田土壤温室气体排放机理与影响因素研究进展Ξ谢军飞,李玉娥(中国农业科学院气象研究所,北京 100081)摘要:根据近几年国内外相关文献,对农田土壤中二氧化碳、甲烷与氧化亚氮排放相关机理及影响因子进行了归纳,并介绍了动物废弃物施用于农田土壤所导致的温室气体排放的变化情况;同时还对一些与土壤温室气体排放影响因素有关的定量模拟方程进行了介绍。
关键词:温室气体;排放机理;影响因素;模拟方程中图分类号:S16119 文献标识码:A 文章编号:1000-6362(2002)04-0047-06 全球气候变化是温室气体浓度增加、土地与植被变化、地球的大气物理化学作用等各种因素综合作用的结果,其中人类活动所造成的大气中温室气体浓度急剧增加已成为全球变化最主要的因素。
联合国政府间气候变化专门委员会IPCC(The Inter2 governmental Panel on Climate Change)第3次评估报告指出:在1990～2100年,全球平均气温很可能上升114～518℃[1]。
农业生产是一种大规模的人类活动,农田土壤是重要的温室气体[二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)]的源汇。
通过对农田土壤中温室气体的排放进行准确测量,研究分析其机理和影响因素,正确地评价农田土壤对大气中主要温室气体浓度变化的贡献,有助于我们对温室气体排放量及其规律和减排措施的正确了解,从而为温室气体减排以及减少气候变化预测的不确定性提供理论依据[2]。
1 农田土壤中二氧化碳(CO2)的产生过程与影响因素111 农田土壤中CO2的产生过程CO2是大气中最重要的温室气体,其排放量及对气候变暖的贡献远超过其它温室气体。
土壤中CO2产生的过程通常又称为“土壤呼吸”,其强度主要取决于土壤中有机质的数量及矿化速率、土壤微生物类群的数量及活性、土壤动植物的呼吸作用等。
CO2排放实际是土壤中生物代谢和生物化学过程等所有因素的综合产物,通常可使土壤空气中CO2浓度升高到3000mg/kg,约是大气中的10～50倍。
稻田生态系统温室气体排放影响因素的研究进展
１ 稻 田 生 态 系 统 温 室 气 体 排 放 的 主 要 影 响 因 素
１ ． １ 品 种 类 型
具有 更 大 的 全 球 增 温 潜 势 ， 相 当于 Ｃ Ｏ 的 ２ ９ ８ 倍［ ３ ］ 。可 见 ， 采 取 各 种 切 实 可 行 的 措 施 来 减 少 Ｃ Ｈ 和 Ｎ ０ 的排放 对于 缓减 温室 效应势 在 必行 。
全 球变 暖是 威 胁 人 类 生存 的重 大 环 境 问 题 ， Ｉ Ｐ Ｃ Ｃ第五 次评 估报 告ｌ １ 显示 ， 在 １ ８ ８ ０ — ２ ０ １ ２年 期 间的全 球地 表平 均温 度升 高 了 ０ ． ８ ５ ℃， 且 仍 将 持 续 变 暖 。普 遍认 为 ， 全 球 变 暖 主 要 归 因于 人 为 排 放 温室 气体 的 增加 。《 国家 中长期 科 学 和 技 术 发 展 规划 纲要 （ ２ ０ ０ ６ — ２ ０ ２ ０年 ） 》 明确 指 出＿ ２ ］ ， 全 球 环
应用。
关键词 ： 稻 田； 温类号 ： ￥ １ ６ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ２ — ２ ７ ６ ７ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ — ０ １ ４ ５ — ０ ４ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． １ １ ９ ４ ２ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ｌ ０ ０ ２ — ２ ７ ６ ７ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ １ ４ ５
温潜 势 （ Ｇ Ｗ Ｐ： Ｇｌ ｏ ｂ ａ ｌ Ｗａ ｒ ｍｉ ｎ ｇ Ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ １ ） 相 当 于 Ｃ Ｏ 。 的 ２ ５倍 。尽管 Ｎ。 Ｏ是 大 气 中 一种 含 量更 低 的痕 量温 室气 体 ， 但 它在 大气 中滞 留时 间较长 ， 并
究 稻 田系统 温室 气体 排放 的影 响 因 素 ， 探 索 减 排 的关 键单 项技 术 及 综 合技 术 模 式 集 成 ， 并 进 行 示 范 推广 ， 为发 展低碳 、 可持续 发展 的农 业提 供技 术 基础 ， 为我 国稻 田节 能 减 排 的综 合 调 控 和 国际谈 判 提供科 学指 导 和技术 支撑 。
我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定的研究进展及展望
我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定的研究进展及展望一、本文概述随着全球气候变化的日益严峻，温室气体减排和有机碳固定已成为全球关注的焦点。
作为世界上最大的农业国家，我国农田土壤在温室气体减排和有机碳固定方面扮演着至关重要的角色。
本文旨在概述我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定的研究进展，分析当前存在的问题和挑战，并对未来的研究方向进行展望，以期为我国的农业可持续发展和全球气候变化应对提供参考和借鉴。
文章首先回顾了农田土壤温室气体排放的来源和机制，以及有机碳固定的途径和方法。
然后，从政策、技术和管理等层面，梳理了我国在农田土壤温室气体减排和有机碳固定方面所取得的成果和经验。
在此基础上，文章深入分析了我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定面临的挑战和问题，如技术瓶颈、政策执行难度大、农民参与度低等。
文章提出了未来的研究方向和建议，包括加强技术研发和创新、完善政策体系和激励机制、提高农民参与度和意识等，以期推动我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定工作的深入开展，为实现农业绿色发展和全球气候变化应对做出更大的贡献。
二、我国农田土壤温室气体排放现状随着我国农业生产的快速发展，农田土壤温室气体的排放问题日益凸显。
农田土壤是温室气体排放的重要源头之一，其中主要包括二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）。
这些气体的排放不仅加剧了全球气候变化，也对我国农业生产的可持续发展带来了严峻挑战。
农田土壤CO₂排放主要源于土壤有机碳的分解和根系的呼吸作用。
在我国，由于农业耕作方式的不断改进和化肥、农药的大量使用，农田土壤有机碳的分解速率加快，导致CO₂排放量不断增加。
同时，农业活动中的农机作业、灌溉等也会加速土壤有机碳的分解，进一步增加CO₂排放。
CH₄排放主要来源于稻田和养殖场的厌氧环境。
在我国，稻田是CH₄排放的主要来源之一。
由于稻田中存在大量的有机物质和水分，为CH₄的产生提供了有利条件。
随着养殖业的快速发展，养殖场的CH ₄排放也不容忽视。
旱地农田N2O、CO2排放主要影响因素及减排措施研究进展
现代农业科技2020年第24期资源与环境科学摘要旱地农田是大气中CO 2和N 2O 的重要排放来源,农业生产活动对全球气候变化有着重要影响。
本文综述了旱地农田土壤N 2O 和CO 2排放机理、影响因素,并从合理施肥、合理灌溉和优化农作措施等方面提出减排措施,以期实现农业可持续发展。
关键词旱地农田;N 2O ;CO 2;影响因素;减排措施中图分类号X713文献标识码A 文章编号1007-5739(2020)24-0140-03开放科学(资源服务)标识码(OSID )Research Progress on Main Influencing Factors and Emission Reduction Measures of N 2O and CO 2from Dryland FarmlandCHEN Zhaoyue DUAN Weiwei *(Hebei Agricultural University,Baoding Hebei 071001)Abstract Dryland farmland is an important emission source of CO 2and N 2O in the atmosphere,and agricultural production activities have an important impact on global climate change.The mechanism and influencing factors of N 2O and CO 2emission from dryland farmland were reviewed in this paper,and emission reduction measures were proposed from the aspects of rational fertilization,rational irrigation and optimized farming measures,with a view to achieving sustainable agricultural development.Keywords dryland farmland;N 2O;CO 2;influencing factor;emission reduction measure旱地农田N 2O 、CO 2排放主要影响因素及减排措施研究进展陈召月段巍巍*(河北农业大学,河北保定071001)温室气体是影响全球气候变化的主要驱动因子,其浓度增加所引起的气候变暖是当前面临的严峻挑战。
土壤温室气体产生与排放影响因素研究进展
关键词 ：土壤 ；温室气 体 ；影 响因素 ；研究进展
中图分类号 ：Ｘ１ ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号：１７ — １５（ ０ ７） ６１ ８ ．８ ６ ２２ ７ ２０ ０ —７ １ ０
温 室 气 体 是 指 地 球 大气 中导 致 温 室效 应 的气 体 ，主 要包 括 Ｃ ２ Ｈ 、Ｎ Ｏ 和水 蒸 气 等 。红外 Ｏ 、Ｃ ４ ２ 线 在 向太 空 散 射 过程 中 易被 大气 层 中 的温 室 气 体 吸 收 ，使 很 大 一 部 分 辐 射 能 又返 回 到 地球 表 面 ， 从 而 导 致 全 球 温 度 上 升 ，这 种增 温 效应 称 为温 室
燃 烧 、土地 利 用 和 覆 盖变 化 ；Ｃ ４ Ｈ 主要 来 源 于 天
然湿 地 、稻 田 、化石 燃 料 开 采 和 反 刍 动 物 肠 胃发 酵等 ；Ｎ Ｏ 的排 放 源 主要 有 土 壤 释放 、生 物 物 ２ 质燃 烧 和 化 石燃 料 的燃 烧 等 。在所 有 排 放 源 中 ， 】 土壤 是 温 室 气体 产 生 的重 要 排 放 源 川。 入 了解 深 三 种 主要 温 室 气 体 的 土 壤 排 放 机 制 以 及 影 响 因 素 ，对 控 制 土 壤 温 室 气 体 排 放 、遏 制 地 球 温 室 效
１ Ｏ 刚
。
土壤 中 Ｃ ２ Ｏ 的产生是土壤生物代谢 和生物化 学 过 程 等 因 素 的综 合 产 物 ｕ 。在 生 态 系统 中 ，绿
色 植 物 通 过 光 合 作 用 合 成 有 机 物 质 ，植 物 枯 死 后
农田温室气体净排放研究进展
主要 的影 响因素具 有一 定的现 实指导 意义 ， 具体如 下 。 ２ １ 耕作 方式 ．
２ １ １ 耕作 方式 对农 田土壤有机 碳含 量的影 响 ．．
目前 ， 内外 学者基 本一致 认 为 ， 国 与传 统 翻耕相 比 ， 以
（） ２ 耕作方 式 对 农 田 Ｎ Ｏ排 放 的影 响。土 壤 中 Ｎ Ｏ ：
（Ｏ Ｃ ） ， 系统 为碳 汇 ， 时 该 反之 则为碳 源 。
于在 常规耕 制度下 土 壤 受 到耕 作扰 动 ， 进 了分解 作 用 ， 促
导致 土壤有 机质含 量下 降 ， 而免耕制 度下减 少 了对 土壤 响 因素
农业 生产过程 中采 用的农业 措施 （ 如耕 作 、 施肥 、 溉 灌 等 ） 响着 Ｓ Ｃ含量 、 田土壤 温 室气 体排放 及 物 资投入 影 Ｏ 农 量 ， 而影 响了农 田温室 气 体净 排 放结 果 。 因此 ， 从 了解其
如 Ｍａｈ 等 的研究 表 明传 统耕 作处理 的 Ｎ Ｏ排 放高 于免 ｌｉ ：
为 ７ ．４ ｔ ， ５３ 而保 护性 耕作则 相对 减少 了对 土壤 的扰动 ， 是 减少碳损 失 的途 径之 一 。在 美 国 ， ｉ ｅ ｅ 和 Ｊｈ ｓ Ｋｓ ｌ 等 ｓｌ ｏｎｏ ｎ 等 的研 究表 明 ， 与传 统耕 作 相 比， 以少免 耕 和 秸秆 还 田为 主要 特征 的保 护性耕 作提 高 了土壤 碳含 量
部 门 的
， 国能 源 美
耕 。Ｄ ｖ 等 在 玉米农 田的 耕作 试 验结 果表 明 Ｎ Ｏ年 ａｉ ｄ ：
排 放量最 大为 翻耕 ， 其次 为深 松 ， 小 免耕 ” 最 。但 也有 部
Ｃ ｉＥ （Ｃ ｒｏ Ｓ ｑ ｅｔ ｔ ｎ ｉ Ｔ ｒ ｓｉｌ Ｓ Ｔ ａ ｎ ｅｕ ｓ ａ ｏ ｎ ｅｒ ｔａ ｂ ｒｉ ｅｒ
土壤有机质分解与温室气体排放的关系研究
土壤有机质分解与温室气体排放的关系研究土壤有机质是土壤中一种重要的碳源，其分解过程涉及到二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）等温室气体的释放。
了解土壤有机质分解与温室气体排放的关系对了解碳循环和气候变化具有重要意义。
本文将从土壤有机质分解的过程、因素和温室气体排放的机制等方面进行探讨。
首先，土壤有机质分解的过程是一个复杂的生物化学过程，涉及到多种微生物、酶和其他缓冲物质的参与。
其中，微生物是土壤有机质分解的关键因素之一。
微生物通过分泌酶来降解土壤有机质，生成一系列有机物，最终释放出温室气体。
土壤中的微生物在不同环境条件下具有不同的代谢途径，从而导致温室气体的排放量有所差异。
其次，土壤有机质分解的速率受多种因素的影响。
其中，温度是影响土壤有机质分解速率的重要因素之一。
高温可以加速微生物的代谢活动，促进土壤有机质的分解，并增加温室气体的释放量。
此外，土壤湿度、氧气含量、土壤pH值等也会对土壤有机质分解速率产生影响。
研究表明，湿度越高、氧气越少、pH值越低，都会促进土壤有机质的分解，增加温室气体的释放。
第三，土壤有机质分解过程中的主要温室气体包括二氧化碳、甲烷和氧化亚氮。
二氧化碳是最主要的温室气体，土壤通过有机质分解释放的二氧化碳占全球碳循环的重要组成部分。
虽然甲烷的排放量相对较低，但它的全球暖化潜势比二氧化碳高。
氧化亚氮是一种重要的温室气体，其排放量还与土壤氮循环紧密相关。
研究发现，氮的施肥和气候变化等因素都可能会影响土壤氧化亚氮的排放量。
最后，如何减少土壤有机质分解对温室气体排放的影响是一个值得关注的问题。
当前，一种主要的方法是改进土壤管理实践。
例如，合理施用有机肥料、调控农作物残留物的利用、保持土壤覆盖等，可以减少土壤有机质的分解，降低温室气体的排放量。
此外，通过生物炭的施加和土壤改良等措施，也可以有效地提高土壤有机质的含量，并减缓温室气体的排放。
综上所述，土壤有机质分解与温室气体排放之间存在密切的关系。
农田温室气体排放与减排措施研究
农田温室气体排放与减排措施研究随着全球气温持续上升，人类开始感受到气候变化的影响。
其中，温室气体排放是最主要的一个因素。
虽然大多数人认为工业和交通是主要的温室气体排放来源，但事实上，农业也对温室气体排放做出了自己的贡献。
本文将探讨农田温室气体排放的问题以及减排措施。
一、农田温室气体排放的类型农田温室气体排放主要包括二氧化碳、甲烷和氧化亚氮三种气体。
其中，二氧化碳是最多的，主要来自于化肥的生产和氧化亚氮的挥发。
甲烷由于沼气、粪便和湿地的产生，占据了第二大排放量。
最后，氧化亚氮主要来自于尿液和化肥的分解。
二、影响农田温室气体排放的因素一些因素可能会影响农田温室气体的排放，包括：1.土地利用类型：不同的土地使用类型会导致不同的温室气体排放。
例如，旱地往往会产生更多的氧化亚氮排放，而稻田会产生更多的甲烷排放。
2.气候条件：气候条件也会影响农田温室气体排放。
例如，温度升高会导致微生物代谢加速，从而增加甲烷和氧化亚氮的释放。
3.土地管理：如何管理土地可以影响农田温室气体排放。
例如，改变耕种方式，可以减少温室气体排放。
三、减少农田温室气体排放的方法采取以下措施可以减少农田温室气体的排放：1.改变施肥方式：可以改变农田的施肥方式，使用有机肥料代替化肥，相应地降低二氧化碳排放。
2.控制水位：控制稻田的水位可以减少甲烷的排放。
同时，也可以减轻水资源压力。
3.加强肥料管理：减少氧化亚氮的排放。
增加化肥利用率也可以减少二氧化碳的排放。
4.转向有机农业：有机农业少用化肥，可以减小农业碳排放。
5.种植草地：草地地面上密布着根系，可以促进土地汇碳，减少温室气体排放。
六、结语农田温室气体排放是当今社会的一大问题，但我们可以采取一系列措施来减少这些排放。
采取措施不仅可以保护环境和人类健康，还可以提高农业生产效益。
因此，我们应该加强农业可持续性发展，重视农田温室气体排放问题。
农田土壤温室气体产生机制及影响因素研究进展
3 减排措施
随着温室气体产生机理和释放机制的深入研究，有关温室气体减排措施方面的研究报道逐渐增多。研究发现，水肥管理可有效控制温室气体排放，例如沼渣肥与化肥结合施用可有效降低稻田CH4的排放[69]；长期施用有机肥对削弱土壤碳释放，抑制大气CO2浓度升高具有重要作用[70]；包膜型控释肥能极显著地降低稻田N2O的排放量[71]；控释肥料、长效碳酸氢铵和缓释尿素能明显减少玉米田土壤N2O排放[21]；铵态氮能抑制旱地土壤CH4释放，促进土壤CH4的氧化[72]；脲酶抑制剂（氢醌）和硝化抑制剂（双氰胺）可协同抑制水稻田土壤N2O和CH4的排放[73-74]。间歇灌溉可减少稻田温室气体排放[75]；将冬水田改为水—旱轮作可达到温室气体减排的目的[13]。另外，化感物质（苯甲酸和对叔丁基苯甲酸）对土壤N2O释放有明显的抑制作用，且随着浓度的增大，其抑制效果越显著[76]；纤维素碳源对设施栽培土壤CH4氧化的抑制作用小，高浓度的甲醇则对CH4氧化具有强烈的抑制作用，而适当浓度的甲醇可极大地促进土壤CH4的氧化，减少CH4释放[77]。
农田土壤N2O排放的主要影响因素
氧化亚氮（N2O）是除二氧化碳和甲烷以外的第三大温室气体，具有很大的增温潜能，1 kg N2O的增温效应相当于296~310 kg CO2，对温室效应的贡献率约为5%[1-2]。
在整个地球生物圈N2O贡献总量中，土壤向大气排放的N2O占比高达90%[3]，其中80%~90%的N2O排放来自于农田土壤[4]，显然农田土壤是全球重要的N2O排放源[5]。
导致农田土壤N2O形成和排放的根本原因是土壤微生物利用土壤氮或肥料氮进行硝化与反硝化作用。
因此，影响硝化反硝化作用的主要因素，也成为影响农田土壤N2O排放的主导因子。
影响农田土壤N2O排放的因素众多，如土壤本身的理化特性（土壤物理化学性质和微生物结构）、管理因素（农业措施、作物类型）和环境因子（降水、温度、光照）等；其影响程度也存在差异。
研究农田土壤N2O排放的主要影响因素，以便正确估计和评价农业源对大气N2O的贡献，这对促进温室气体减排具有重要的指导意义。
1 农田土壤N2O产生机理1.1 农田土壤氮素的硝化作用硝化作用是指在通气条件下土壤中硝化微生物将氨气或铵盐氧化为硝酸盐或亚硝酸盐的过程，并释放部分N2O。
氮素的硝化作用首先是在氨氧化菌的作用下，NH4+被氧化为NO2-时，中间产物是NH2OH和N2O；其次是在亚硝化细菌的作用下，NO2-被氧化为NO3-生成N2O，如图1所示。
1.2 农田土壤氮素的反硝化作用反硝化作用实质上是硝化作用的逆过程，是指在厌氧条件下，由土壤微生物将硝酸盐、亚硝酸盐或硝态氮还原为气态氮的过程，其中产生氮气（N2）和氧化氮（NO，N2O）（如图1所示）。
现已公认，N2O是反硝化过程中的一种中间产物，随条件的变化，中间产物可以积累在土壤中，也可以从土壤中逸散。
研究表明，土壤水分和pH值对土壤反硝化作用的影响较为显著，它们决定了N2O与N2的比例[6]。
2 土壤理化特性对农田土壤N2O排放的影响 DOI:10.16498/ki.hnnykx.2015.11.028 农田土壤N2O排放的主要影响因素 谢 勇，荣湘民，何 欣，石敦杰 （湖南农业大学资源环境学院，湖南长沙 410128）摘 要：农田土壤是温室气体N2O产生和排放的主要源头之一，研究农田土壤N2O排放的主要影响因素，对于减少N2O产生和排放具有重要意义。
农田N2O排放研究进展
施 等 因素 的 影 响 ，在 概 述农 田 土壤 Ｎ。Ｏ 排 放 机 制 及 影 响 因素 的 同 时 ，系统 总 结 了国 内外 其观 测 所 采 用 的 方
法 ，并提 出 了相 应 的 减排 对 策 ，以期 为 控 制 农 田土 壤 Ｎ ０排 放 、发 展 低 碳 农 业 提 供 参 考 依 据 。
Ｎ Ｈ４＋一 Ｎ Ｈ ０Ｈ — Ｎ ＯＨ — Ｎ Ｏ— ＮＯ — Ｎ Ｏ
３．１ 土壤 理 化 性 状 土 壤 质 地 、温度 、湿 度 、ｐＨ 值 及 有 机 碳 含 量 等 土 壤
理 化 性 状 均 对 Ｎ。Ｏ 的排 放 存 在 强 烈 的 影 响 。其 中 ，土 壤 质 地 作 为 土壤 透 气度 ，土 壤 水 分 含 量 及 土 壤 微 生 物 活 性 的 重 要影 响 因 素 ，对 土壤 硝 化 和反 硝 化 作 用 的相 对 强 弱 及 Ｎ。Ｏ在 土壤 中 的扩 散 速 度 ＿６］。土 壤 水 分 含 量 是 影 响 Ｏ 及 其 他 有 效 性 、扩 散 率 、微 生 物 活 性 和 氧 化 还 原
硝 化 和反 硝 化 作 用 是 农 田土 壤 氮பைடு நூலகம்循 环 的 重 要 过 程 ， Ｎ ０ 作 为 土 壤 中的 微 生 物 的 硝 化 和 反 硝 化 过 程 的 中 间 产 物 ，其 产 生 和 排 放 均 与 硝 化 和 反 硝 化 作 用 息 息 相 关 。 土 壤 硝 化 作 用 其 实 质 就 是 在 好 氧 条 件 下 ，土 壤 中的 硝 化 细 菌将 ＮＨ 转 化 为 ＮＯ［及 ＮＯ 的 过 程 。
关 键 词 ：温 室 气 体 ；Ｎ Ｏ 排 放 ；作 用 机 理 ；影 响 因子 ；减排 措 施
中 图分 类 号 ：Ｘ５９２
农村农田温室气体排放控制技术研究
农村农田温室气体排放控制技术研究近年来，随着全球气候变暖等环境问题的日益突出，人们对温室气体排放的控制越来越重视。
农村农田作为一个重要的温室气体排放源，其控制技术研究显得尤为关键。
本文将从不同的角度探讨农村农田温室气体排放控制技术的研究现状和发展趋势。
一、农田温室气体排放问题的现状农田是重要的温室气体排放源之一，主要包括二氧化碳、甲烷和一氧化氮等温室气体。
主要来源于土壤微生物活动和农业生产过程中的化肥施用、农作物种植、畜禽饲养等。
这些温室气体排放不仅影响农业生产，还加剧了全球气候变暖等环境问题。
二、传统农业对温室气体排放的负面影响传统农业生产模式下，常规施肥方式、稻田灌溉、畜禽粪便处理等都会导致温室气体排放增加。
特别是甲烷在水稻种植和牛羊养殖过程中释放较为显著，严重加剧了温室效应。
三、农田温室气体排放控制技术的研究进展为了减少农田温室气体排放，研究者们提出了多种控制技术，包括有机肥替代化肥、厌氧发酵减少甲烷排放、湿地修复减排一氧化氮等。
这些技术在实践中取得了一定效果，但仍存在一些不足之处。
四、生物制剂控制温室气体排放生物制剂是一种有益土壤微生物活动的方法，能够促进土壤有机质降解，减少甲烷排放。
目前已有研究表明，生物制剂在农田减排温室气体方面有着较好的效果，但其适用范围和使用方法还需进一步研究。
五、植物种植结构调整通过优化植物种植结构，合理轮作、套种、间作等措施可以减少化肥施用量，从而减少二氧化碳排放。
此外，栽植树木、草本植物也有利于固定二氧化碳，减缓温室效应。
六、有机农业的推广有机农业是一种不使用化学合成农药和化肥，依赖自然肥料和生物防治的生产模式。
有机农业不仅可以改善土壤质量，减少温室气体排放，还有利于保护生态环境和人类健康。
七、水稻种植结构调整水稻种植是甲烷排放主要来源之一，调整水稻种植结构、改善水稻栽培技术可以减少甲烷排放。
例如湿地稻田改造、改变施肥时间和量、节水灌溉等措施都可以有效降低甲烷排放。
我国农业碳排放影响因素的实证研究
我国农业碳排放影响因素的实证研究随着我国现代化进程的加快，工业化、城镇化等过程不仅推动了国民经济的发展，也给环境带来了一定的压力。
农业碳排放作为环境问题中的重要一环备受关注。
农业碳排放主要由土壤、植被和化肥等因素共同影响，而我国农业碳排放的影响因素究竟有哪些？这就需要进行实证研究来分析。
一、土壤因素我国农田土壤分为不同类型，不同土壤类型的碳密度和碳储量存在较大差异，直接影响了农业碳排放。
在土壤碳排放方面，根据国家统计局和中国农业科学院等机构的数据，我国北方地区主要以农业生产为主，土地利用率高，农作物轮种普遍，土壤碳储量相对较高；而南方地区以水稻等水稻作物种植为主，水稻农田碳排放较高，受排水排气的影响较大。
农田土壤中化肥种类和用量的不同也会影响土壤中的碳排放量。
土壤有机质和水分对碳排放也有一定的影响。
这些因素都需要通过实证研究来进一步分析。
二、植被因素植被在固碳作用中起到了非常重要的作用，对农业碳排放有着不可或缺的影响。
据《中国农业报告》的数据显示，我国的草地地区和森林地区的固碳能力非常强，能很好地减少农业碳排放。
而在农业生产中，农作物的生长和种植模式也会直接影响到固碳的能力。
豆类作物和榨菜作物均有较强的固碳能力，而水稻和玉米等则相对较低。
植被的病虫害防治也对固碳能力有较大影响。
针对这些植被因素，实证研究可以通过实地调查和数据分析，深入研究其对农业碳排放的实际影响。
三、化肥因素除土壤和植被因素外，化肥在农业碳排放过程中也起到了不可忽视的作用。
在我国的农业生产中，化肥的使用量逐年增加，因为化肥中的氮肥和磷肥等元素在分解过程中会释放一定量的二氧化碳，增加了农业碳排放。
过量施用化肥也会对土壤质量产生严重影响，加速土壤的贫瘠化，导致农业碳排放增加。
通过实证研究，可对不同地区、不同农作物的化肥使用情况进行调查和分析，找出化肥因素对农业碳排放的具体影响。
我国农业碳排放的影响因素是一个多方面的问题，需要通过实证研究来深入分析。
农田土壤N_2O的发生机制及其主要影响因素
土壤中 N2O 主要在硝化和反硝化过程中产生 , 所以 ,影响土壤硝化和反硝化作用的诸多因素也是 影响 N2O 排放的因素. 例如 , 土壤水分状况 , 土壤 pH 值 、温度 ,施入肥料的种类和用量 ,有机碳的利 用 ,耕作制度 ,作物的种植情况等等. 211 土壤含水量
对于水田土壤来说 ,水稻土 N2O 的排放主要集 中在土壤水分变化剧烈的干湿交替阶段 ,其原因目 前尚不清楚 ,但这一阶段极大地促进了 N2O 的排 放[13 ,17 ,18] . 据郑循华等的研究表明 ,N2O 的产生和排 放有一最佳湿度条件 ,当土壤湿度为田间持水量的 97 %～100 %或 84 %～86 %WFPS 时 ,N2O 排放最强 ;
关键词 :氧化亚氮 , 农田土壤 , 影响因素. 中图分类号 :O 611162
0 引 言
N2O 和 CO2 、CH4 一样 ,被列为三种最重要的温 室效应气体之一[1] ,近年来成为全球关注的热点议 题. 这是因为 ,N2O 除了能吸收中心波长为 7178 、 8156 和 16198μm 的长波红外辐射 ,减少地表通过大 气向太空的热辐射 ,直接导致温室效应外 ,还能在平 流层中经紫外光照射 ,分解成 NO 后与臭氧分子反 应 ,导致臭氧含量降低[2] ,从而增加了到达地球表面 的紫外辐射 ;使人类的生存环境受到威胁[3] . 虽然氧 化亚氮在上个世纪仅增加 7 %[4] ,但 Rodhe 的研究指 出 ,1 摩尔 N2O 的增温效应是 CO2 的 150～200 倍[5] , 并且 ,N2O 在大气中可以存留 120 年左右[2] . 可见 , N2O 不但有显著的增温效应 ,且增温潜势巨大. 大气 中的 N2O 每年以 012 %～013 %的速率在增加[5] ,预 计到 2050 年大气中的 N2O 浓度将从目前的 3112 × 10 - 4 mL L - 1 增加到 315 ×10 - 4 mL L - 1 ～410 ×10 - 4
农田土壤温室气体排放机理与影响因素研究进展
程
于 我 们 对 温 室 气 体 有
排放 量 及其 规 律 和 减 排 措 施 的 正 确 了解 ， 而 为 温 从
室气 体 减排 以及 减 少气 候 变化 预 测 的不 确 定性 提 供
（） 中： ２式 Ｙ为 土 壤 ｏ ２ 放 量 ； 土 壤 温度 ； ３释 ｘ为
关键 词 ： 温室 气 体 ； 放机 理 ； 排 影响 因素 ； 模拟 方 程
中 图分 类号 ：１１９ ￥ ６ ． 文献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０—６ ６ （０ ２ ０ １０ ３ ２ ２ ０ ）４—０ ４ ０ ７—０ ６
１ ～５ ０ ０倍 。
全 球气 候 变 化 是 温 室 气 体 浓度 增 加 、 地 与植 土 被 变 化 、 球 的 大气 物 理 化 学作 用 等 各 种 因素 综 合 地 作 用 的 结果 ， 中 人 类 活动 所 造 成 的 大 气 中温 室 气 其 体 浓 度急 剧增 加 巳成 为 全球 变化 最 主 要 的 因 素 。联 合 国政 府 间 气 候 变 化 专 门委 员会 ＩＣ Ｔ ｅＩｔｒ Ｐ Ｃ（ ｈ ｎｅ— ｇ ｖ ｒｒｅ ｔ［ ａ ｄ ｏ ｌ ｔ ｈ ｒ ） ３次评 估 报 ｏ ｅｎａ ｎａ Ｐ ｎ ｎＣ ｉ ｅＣ ａｇｅ 第 ｍａ 告指 出 ： １ ９ ～２ ０ 在 ９ ０ １０年 ， 球 平 均 气 温 很 可 能 上 全 升 １ ４ ５ ８ Ｌ 。农 业生 产是 一 种 大规 模 的人 类活 ． － ．℃ １ Ｊ
农田温室气体净排放研究进展
农田温室气体净排放研究进展黄坚雄;陈源泉;隋鹏;高旺盛;王彬彬;吴雪梅;熊杰;史学朋;孙自广【摘要】农业是温室气体排放的主要排放源之一,农业温室气体减排对全球温室气体排放具有重要贡献,研究农田温室气体净排放潜力亦具有重要现实意义.本文阐述了农田温室气体净排放的涵义,并归纳总结了耕作方式、施肥、水分管理、间套作等农业措施对农田土壤有机碳(SOC)含量、农田土壤N2O和CH4、农田生产物资的使用所造成的温室气体(主要为CO2、N2O和CH4)排放的影响,结果表明:保护性耕作总体能提高表层SOC含量,减少CH4排放,但减少农田土壤N2O排放的研究尚存在一定的争议,耕作方式亦影响投入,从而影响温室气体的排放；施肥(特别是配施)能提高SOC含量.施氮肥越多,N2O排放量越大,而CH4主要受有机物料的影响较大；水分对减少N2O和CH4排放有相反作用,需综合进行平衡管理；不同的作物品种、间套作模式或促进或减少温室气体排放.此外,本文指出了国外在该领域的研究注重从系统角度考虑农田温室气体排放,而国内的研究则非常少,提出我国农田温室气体净排放可作为未来研究的一个重点,并对未来研究内容进行了初步归纳总结.%Agriculture is one of the major sources of greenhouse gases (CHCs) emission. Reducing GHGs emission from agriculture contributes a lot to global CHGs mitigation. Therefore, the potential of net CHCs emission is a key issue for agriculture GHGs mitigation. This paper illustrates the meaning of net GHGs emission in farmland. Effective factors, such as tillage, fertilizer, water management, intercropping or interplanting and so on, are summarized to show how they impact on soil organic carbon, N2O and CH4 emission from soil, and GHGs(CO2, N20 and CH4) emitted in the process of producing and using the input. Result shows that conservationtillage increases soil organic carbon (SOC) content in top-soil and reduces emissiom of CH4 while having no definite effect on mitigating N2O. Tillage also has influence on input, hence having an impact on GHGs emission. Fertilizer can increase SOC content and particularly works when used combining inorganic with organic fertilizer. There is a linear relationship between amount of N fertilizer and N2O emission while CH4 is mainly effected by organic matter in the soil. Water plays an opposite role in N2O and CH4 emission. Besides, species, intercropping and relay intercropping have no definite effect on mitigating GHGs. The paper points out that foreign studies focus on farmland GHGs emission from the perspective of system while few studies are done at home, and suggests that net emission of farmland GHGs in our country should be a focus of study. A preliminary summary is made as to the content of future study in this field.【期刊名称】《中国人口·资源与环境》【年(卷),期】2011(021)008【总页数】8页(P87-94)【关键词】农田;温室气体;净排放;影响因素【作者】黄坚雄;陈源泉;隋鹏;高旺盛;王彬彬;吴雪梅;熊杰;史学朋;孙自广【作者单位】中国农业大学循环农业研究中心,北京100193;中国农业大学循环农业研究中心,北京100193;中国农业大学循环农业研究中心,北京100193;中国农业大学循环农业研究中心,北京100193;中国农业大学循环农业研究中心,北京100193;中国农业大学循环农业研究中心,北京100193;中国农业大学循环农业研究中心,北京100193;中国农业大学循环农业研究中心,北京100193;中国农业大学循环农业研究中心,北京100193【正文语种】中文【中图分类】X22进入工业革命以来，大气中CO2浓度在不断升高，全世界大多数科学家已一致认为，不断增长的CO2浓度正导致全球温度上升，并可能带来持续的负面影响［1］。
农业温室气体排放对环境的影响及其治理措施研究
农业温室气体排放对环境的影响及其治理措施研究随着全球经济的快速发展和人口的增长，农业生产成为自然资源消耗和人类活动的重要来源之一。
而农业生产对环境的影响已经引起人们越来越大的关注。
其中，温室气体排放是一个非常重要的问题。
本文将探讨农业温室气体排放对环境的影响及其治理措施。
一、农业温室气体排放的形成原因农业温室气体排放主要来自植物和动物的生命活动过程，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）等。
具体的排放过程是这样的：农作物通过光合作用将CO2转化为有机物，同时在生长和分解过程中释放CO2；畜禽粪便中的有机物在发酵过程中会产生CH4，而肥料中的N2O则是因为在施用肥料的过程中产生的。
二、农业温室气体排放的影响农业温室气体排放对环境的影响是多方面的。
首先，它会导致大气中温室气体的浓度增加，使得地球的气候变暖，进而导致极端天气、海平面上升等气候变化问题。
其次，这些气体还会引起空气污染和酸雨等相关影响。
另外，由于农业生产和温室气体排放的集中性，一些地区会造成污染物在空气中滞留时间过长，从而进一步加剧环境污染。
三、农业温室气体排放治理措施为了缓解农业温室气体排放对环境的影响，我们需要在生产过程中采取措施减少排放。
具体而言，可以从以下方面入手：1. 推行低碳循环农业低碳循环农业是指以资源节约和排放减少为目标，通过优化农业生产的模式和技术，开展循环农业，形成循环生态系统，达到减缓气候变化的目的。
在具体的实践中，我们可以采取复合种植、轮作休耕、利用有机肥料等措施，尽可能减少温室气体的排放。
2. 治理货车尾气污染农村地区由于交通不便，市场化程度较低，因此农民购买农资、运输农产品等往往会使用货车，而这些货车的尾气排放也是一个非常重要的排放源。
因此，治理货车尾气污染不仅有利于减少温室气体排放，同时还有利于改善农村环境。
3. 提升养殖业管理水平农业生产中的畜禽饲养也是温室气体排放的重要来源之一。
因此，提升养殖业管理水平，加强畜禽主食和粪便处理等方面的管理措施，强化养殖业的环境保护意识，也是减少温室气体排放非常重要的一步。
农田土壤CO2排放及影响因子研究
因素与 Ｃ ｏ 等 温 室气 体 的 释放 量 紧 密 相 关 ，将 其 作 为 跟
踪 和 预 测 土壤 Ｃｏ， 排放量的指示物 ， 对 于农 田 土壤 施 肥 、 监 测 农 田土 壤 温 室 气体 的排 放 都 具 有 十 分 重要 的 理 论 和
实 践 意 义
关键词 ： 温 室 气体 ； 农 田 土壤 ； ＣＯ 排放 ； 影 响 因子
３农 田土壤 Ｃ Ｏ： 排放 影响 因子研 究进 展
土壤呼吸作为一个 复杂 的生物学过程 ， 是土壤微生物等在不 微生物 的生长和繁殖 的影响而作用。在有机碳 的转化和分解过程 土壤微 生物 对其扮演着重要 的作用 ， 而且影 响非 常复杂 。因 同环境 因子 的综合 作用下分解 土壤有机物质 和植 物根系 呼吸等 中 ， 要 阐明施肥 对农 田土壤温 室气体减排 的机理 ， 就要深入研 究 共同作用的结果。因此 ， 凡能影 响土壤微生物活性和数量及根系 此 ， ｏ 排放与微生物 、 微生物群落结构变化等因素的联 系。 新陈代谢 的因子 ， 例如环境条 件 、 植 被状况和气象 因子 （ 气温 、 地 ｃ
１ ／ ４的排 放 量 。
响不大 ， 而氮磷配施 ， 尤其是高磷配施能显著增加土壤 呼吸量 。 化 肥施用对土壤 ｃ ｏ 排放的影响主要是通过促进作物生长 ， 提高 了 还 田有机残茬量 ， 从 而促进 了土壤 ｃ ｏ 的排放 。有机质是土壤 呼 吸的重要碳 源 ， 土壤 呼吸即土壤 中有 机碳输 出的主要形式 ， 因此 有机质投入对 Ｃ Ｏ 的排放影响很大 ， 主要是通过影 响土壤碳 的转 换而影响土壤 ｃ ｏ ： 的排放 。 ３ ． ４土壤 理 化 性 质 土壤有机碳 的稳定性主要与土壤理化性质有关 ， 主要通过 对
Ｃｏ 和 Ｎ ｏ 被认 为是 最 重要 的 温 室 气体 。 温 室 气体 排 放
农田温室气体N2O排放研究进展
生Ｎ ０的机制为： 某类特定的硝化细菌将 Ｎ Ｏ 一 还原 成Ｎ ０， 即硝化 细菌 的反 硝化 ＿ ｌ 。 反硝化作用指一般在嫌气条件 ， 在反硝化细菌 参 与下将 Ｎ Ｏ 一 或Ｎ Ｏ ： 一 还原 成 气 态 氮 的过 程 ＿ ｌ ； 有 发现某 些 真菌 和古 菌 也可 以参 与 反硝 化 作 用 ， 在 这 个 过程 中 生 成 的 Ｎ ０。在 严 格 的厌 氧 环 境 下 Ｎ ０ 会 被 氧化 亚氮还 原 酶 继 续还 原成 Ｎ ： 。即 Ｎ ０是 整 个反 硝化 过程 的一 种 中间产 物 ， 在 不 同的 环境 条 件 下， Ｎ ０可 以积 累或被 还 原为 Ｎ 。
２ 影响农 田土壤 Ｎ Ｏ 排放 的因素
Ｎ ： ０排 放过 程 是 Ｎ ： ０ 的产 生过 程 ， Ｎ ： Ｏ的转 化
作者 简介 ： 赵苗苗 ， 硕士研究生， 从 事稻 田温室气体排放研 究 张文忠为通信作 者， 教授 ， 从 事水稻 超高产 生理 生 态与 遗 传 育 种 基 础研 究 基金项 目： 公益性行业（ 农 业） 科 研专 项经 费项 目（ ２ ０ ０ ９ ０ ３ ０ ０ ３ ） ； “ 十 二五” 国家科技 支撑计 划项 目（ ２ ０ １ １ Ｂ Ａ Ｄ１ ６ Ｂ １ ４） ； 辽 宁省 特 聘 教 授 专 项 基金 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ４— ０ ９； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ５—１ ７
作物 杂志
Ｃ ｒ ｏ ｐ ｓ
２ ０ １ ３ ． ４
农 田温室气体 Ｎ ２ Ｏ排放研究进展
赵 苗 苗 张 文 忠 裴 瑶 苏 悦 宋 杨
（ 沈 阳农业大学水稻研究所／ 农业部东北水稻生物学与遗 传育种 重点实验室 Ｅ 方超级粳稻育种教育部 重点实验室 ， １ １ ０ ８ ６ ６ ， 辽宁沈阳）
农田土壤温室气体排放机理与影响因素研究进展
农田土壤温室气体排放机理与影响因素研究进展
谢军飞;李玉娥
【期刊名称】《中国农业气象》
【年(卷),期】2002(023)004
【摘要】根据近几年国内外相关文献,对农田土壤中二氧化碳、甲烷与氧化亚氮排放相关机理及影响因子进行了归纳,并介绍了动物废弃物施用于农田土壤所导致的温室气体排放的变化情况;同时还对一些与土壤温室气体排放影响因素有关的定量模拟方程进行了介绍.
【总页数】6页(P47-52)
【作者】谢军飞;李玉娥
【作者单位】中国农业科学院气象研究所,北京,100081;中国农业科学院气象研究所,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】S161.9
【相关文献】
1.稻田生态系统温室气体排放影响因素的研究进展 [J], 董文军;来永才;孟英;唐傲;张喜娟;冷春旭
2.农田土壤温室气体排放研究进展 [J], 王璐;蒋跃林
3.秸秆还田对农田土壤碳库和温室气体排放的影响研究进展 [J], 马小婷;隋玉柱;朱振林;王勇;李新华
4.草地生态系统温室气体排放机理及影响因素 [J], 陈先江;王彦荣;侯扶江
5.稻田秸秆还田的土壤增碳及温室气体排放效应和机理研究进展 [J], 史然;陈晓娟;沈建林;葛体达;隋方功;童成立;吴金水
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第23卷第4期中国农业气象2002年11月农田土壤温室气体排放机理与影响因素研究进展Ξ谢军飞,李玉娥(中国农业科学院气象研究所,北京 100081)摘要:根据近几年国内外相关文献,对农田土壤中二氧化碳、甲烷与氧化亚氮排放相关机理及影响因子进行了归纳,并介绍了动物废弃物施用于农田土壤所导致的温室气体排放的变化情况;同时还对一些与土壤温室气体排放影响因素有关的定量模拟方程进行了介绍。
关键词:温室气体;排放机理;影响因素;模拟方程中图分类号:S16119 文献标识码:A 文章编号:1000-6362(2002)04-0047-06 全球气候变化是温室气体浓度增加、土地与植被变化、地球的大气物理化学作用等各种因素综合作用的结果,其中人类活动所造成的大气中温室气体浓度急剧增加已成为全球变化最主要的因素。
联合国政府间气候变化专门委员会IPCC(The Inter2 governmental Panel on Climate Change)第3次评估报告指出:在1990～2100年,全球平均气温很可能上升114～518℃[1]。
农业生产是一种大规模的人类活动,农田土壤是重要的温室气体[二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)]的源汇。
通过对农田土壤中温室气体的排放进行准确测量,研究分析其机理和影响因素,正确地评价农田土壤对大气中主要温室气体浓度变化的贡献,有助于我们对温室气体排放量及其规律和减排措施的正确了解,从而为温室气体减排以及减少气候变化预测的不确定性提供理论依据[2]。
1 农田土壤中二氧化碳(CO2)的产生过程与影响因素111 农田土壤中CO2的产生过程CO2是大气中最重要的温室气体,其排放量及对气候变暖的贡献远超过其它温室气体。
土壤中CO2产生的过程通常又称为“土壤呼吸”,其强度主要取决于土壤中有机质的数量及矿化速率、土壤微生物类群的数量及活性、土壤动植物的呼吸作用等。
CO2排放实际是土壤中生物代谢和生物化学过程等所有因素的综合产物,通常可使土壤空气中CO2浓度升高到3000mg/kg,约是大气中的10～50倍。
112 影响农田土壤CO2排放的因素11211 温度的影响 在一定范围内环境温度升高可加速土壤中有机质的分解和微生物活性,从而增加土壤中CO2浓度,温度对CO2释放量的影响是通过多种途径起作用的。
国外学者长期观测得出了一些定量关系。
Kucera[5]等在1968～1970年得出下列公式Iny=a+bln(T+10)(1)(1)式中:y为土壤CO2释放量;a为常数;b为温度系数(10～30℃时取116～213);T为土壤温度(℃)。
K1Mathes等人[6]通过实验也得出了回归方程Y=a+bx2(2)(2)式中:Y为土壤CO2释放量;x为土壤温度;a、b为统计常数。
并且认为x值用地表下5cm处的温度比用地表温度效果要好一些[4]。
Monteith经长期观测发现:冬季土壤CO2释放较少,初春后逐渐增加,当8月份土温升到最高时, CO2释放量最大。
农田CO2释放有明显的日变化规律,主要是气温变化的结果。
温度不仅影响微生物细胞的物理反应及化学反应速率,而且对环境的物理化学特征也有影响,微生物细胞的活动是受热力学定律所控制的。
土壤有机质在微生物的参与下分解成简单的有机化合物,其中一部分进一步矿化成CO2、CH4等,该矿化过程受温度的控制。
CO2排放速率的日均值与气温、地表温度呈显著的相关关系。
Ξ收稿日期:2001-12-20 资助项目:国家自然科学基金重大项目“中国农业生态系统及全球化相互作用机理研究”。
项目编号为:39899370 作者简介:谢军飞(1976-),湖南湘潭人,男,硕士生11212 土壤水分 土壤水分不仅影响生物体的有效水分含量,也影响土壤通气状况、可溶物质的数量和p H 值等,在一定的水分含量范围内,CO 2释放量与水分含量呈极显著相关关系。
在Joukoslvola 的实验中[5],有效的排水会引起约一倍的CO 2排放增长。
这可能是因为CO 2在水中能被离子化,溶解度高,约为019cm 3/L (O 2约01031cm 3/L ),有效的排水会减少土壤中CO 2的溶解,从而导致CO 2排放增长。
目前关于土壤水分与CO 2释放的定量化关系的研究结果还较少。
Valerie 通过测量干湿交替循环的土壤呼吸强度,得出公式[6]A =aln (-Φ)+b (3)(3)式中:A 为土壤CO 2呼吸强度;Φ为土壤水势;a 、b 为统计常数。
11213 农业管理 农业生产中的水肥管理及耕作方式直接影响土壤CO 2释放量。
一般培肥土壤和调节农田小气候的措施,都有增加土壤CO 2释放的作用。
2 农田(稻田)土壤中甲烷(CH 4)产生、氧化、传输的机理与影响因素CH 4是第2大重要温室气体,在大气中的驻留时间很长,单位质量的CH 4增温潜势是CO 2的56倍。
尽管近年来CH 4在大气中的浓度增长速率有所变慢,但其增长幅度仍值得重视。
其中稻田产生的CH 4占相当重要的比例。
211 农田(稻田)土壤中CH 4产生、氧化、传输的机理21111 CH 4产生 生态系统中的CH 4都是在严格厌氧环境下由微生物活动而产生的,即在酶的作用下分解碳水化合物成单糖,单糖再分解成酸,进而生成CH 4,基本化学式如下[7][8]:C 6H 12O 6+2H 2O =2CH 3COOH +2CO 2+4H 2CH 3COOH =CH 4+CO 2CO 2+8H +CH 4+2H 2O有机碳C +4H +CH 4产生CH 4的土壤环境主要为各种类型的湿地及水稻田。
目前认为水稻田是CH 4的主要人为源,但在好气条件下CH 4又会被CH 4氧化菌所氧化,从而使好气土壤成为CH 4吸收汇。
21112 CH 4氧化 CH 4氧化在农田CH 4的排放过程中起着重要的作用。
观测表明,稻田CH 4排放量只占CH 4产生量的很小一部分,大部分(约82%～84%)在输送到大气前被土壤微生物氧化,土壤中消耗CH 4的微生物有CH 4氧化细菌和CH 4硝化细菌两种,但土壤CH 4的氧化主要由CH 4氧化细菌完成。
注意到CH 4氧化细菌[7]同时也参与氨氧化,氨氧化是稻田氮素反硝化损失的基本过程。
因此研究稻田的CH 4氧化机理也可能有助于揭示稻田氮素损失的机理。
CH 4的氧化基本在土壤表层发生。
孙向阳[10]运用化学动力学中的一级反应动力学方程C =C 0e -kt 对森林土壤中CH 4的吸收速率进行了计算,式中,C 、C 0分别为t 时刻初始的CH 4浓度,k 为与浓度无关的速率常数或叫一级反应常数。
CH 4氧化过程也与土壤温度、水分等因子密切相关[9]。
DNDC 模型还确定了在CH 4向大气输送的过程中土壤的多孔结构与植物的通气性所起的重要作用。
21113 CH 4传输 稻田土壤中的CH 4传输通过3个路径向大气排放,即水稻植物体内部的通气组织、水田冒气泡和水中液相扩散。
水稻植物体排放CH 4的能力随水稻的生长呈线性增长趋势,抽穗中期达到最大,后随水稻的成熟不断下降。
整个季节平均排放的CH 4中,通过水稻植株传输的占73%(早稻)及55%(晚稻);气泡的作用占总排放的24(早稻)及41%(晚稻);液相扩散可以忽略。
若甲烷传输畅通,则有利于甲烷排放,在稻田养萍实验[11]中,陈冠雄等发现甲烷排放增加可能与增加植株的传输作用有关。
212 影响CH 4排放的因素21211 环境因素土壤质地 不同质地的土壤,CH 4排放量有明显的不同,壤质稻田的CH 4排放量显著大于粘质稻田土壤,但砂质和壤质土壤CH 4平均排放通量的比较结果在年际之间不一致。
粘质土壤排放较少的原因可能是其对有机质有较强的保持作用,对氧化还原电位(Eh )变化的缓冲作用较强,同时气体扩散也较慢的缘故。
另外,不同耕地类型和管理措施对CH 4的氧化量是不同的,直播土壤的CH 4氧化率为连续开耕土壤的415～11倍[13]。
土壤温度 产生CH 4微生物活动的适宜温度在30～40℃范围内,土壤CH 4的产生量随着土壤温度的升高而增长;意大利对稻田CH 4排放的研究表明,当温度从20℃增加到35℃时,CH 4排放量增加1倍。
在中国,5cm 深处的土壤温度从18℃上升到31℃时,稻田CH 4排放量增加很快。
孙向阳[9]通过CH 4排放通量与几种环境因子的灰色关联分析得出:5cm 深处土壤温度和CH 4排放通量关系最为密切,其次为地表温度。
与生成作用相比,其氧化作用对温度较不敏感。
王明星等[3]研究发现CH4氧化率与温度呈正相关关系。
相关研究表明:土壤氧化CH4的最适合温度为25～35℃,超过37℃时大多数CH4氧化菌停止生长。
土壤水分 土壤常年淹水可导致大量的CH4排放,土壤水分的微小变化都会明显改变CH4排放量。
徐星凯等[14]指出15%～22%的土壤水分含量是促进CH4氧化的最适水分条件。
当土壤水分含水量很高(如当水稻田处于淹水状况下),CH4排放量会增大。
Rach等[15]发现不同水分含量土壤的温室气体排放有较大差异。
在比利时,Boeckx等[16]通过实验发现土壤水分含量是能解释当时CH4的氧化变化的重要参数。
土壤p H 大多数已知CH4氧化菌生长的最适p H值为616～618。
它和土壤Eh控制着CH4形成的微生物过程。
当p H小于5175或大于8175时[17],CH4产生几乎完全受到控制。
土壤Eh 因生成CH4的反应处于土壤氧化还原系列的还原端,经实验观察,只有当土壤Eh低于-100～-150mV时才有CH4产生。
因此,土壤还原状态是生成CH4的前提,当Eh低于上述数值时, CH4排放量随Eh的下降而呈指数增加[18];另外,蔡祖聪等[19]研究发现,土壤温度和Eh变化对稻田CH4排放通量日变化具有极显著的影响,但它们不是决定稻田CH4排放通量季节变化的主要因素。
21212 农业管理措施施肥(有机肥、无机肥) 施肥增加了土壤基质供应,必定会增加CH4排放,但不同的施肥方法会产生不同效果,不同的实验结果差异也很大,有的甚至相反。
一般来说,化肥处理CH4产生及排放低于有机肥处理,王明星等[20]研究了几种不同比例有机肥及化肥的施肥方案对稻田甲烷排放的影响,在维持氮、磷、钾含量基本不变时,施较多的有机肥是CH4排放率高的重要原因,而施化肥则能降低CH4排放,同样是有机肥,已在沼气池中发酵后的沼渣对稻田CH4排放的正效应也要大大低于“新鲜”的有机肥。
Chan(2001)发现[22]:在一段时间内,自然土壤CH4累积净排放为负值;而在垃圾处理与动物废弃物处理下的土壤,CH4累积净排放为正值。
在不同土地利用方式下,可利用的碳含量存在很大差异,从而导致不同的CH4排放。