中国生态农业学报2011年7月第19卷第4期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jul. 2011, 19(4): 966?975
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.00966
农田土壤主要温室气体(CO2、CH4、N2O)的源/汇强度
及其温室效应研究进展*
张玉铭1,2,3胡春胜2张佳宝1董文旭2王玉英2宋利娜2
(1. 封丘农田生态系统国家试验站土壤与农业可持续发展国家重点实验室中国科学院南京土壤研究所南京 210008;
2. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心中国科学院农业水资源重点实验室河北省节水农业重点实验室
石家庄 050022; 3. 中国科学院研究生院北京 100049)
摘要气候变化是当今全球面临的重大挑战, 人类社会生产生活引起的温室气体排放是全球气候变暖的主要原因。大气中CO2、CH4和N2O是最重要的温室气体, 对温室效应的贡献率占了近80%。据估计, 大气中每年有5%~20%的CO2、15%~30%的CH4、80%~90%的N2O来源于土壤, 而农田土壤是温室气体的重要排放源。本文重点阐述了农田土壤温室气体产生、排放或吸收机理及其影响因素, 指出土地利用方式和农业生产力水平等人为控制因素通过影响土壤和作物生长条件来影响农田土壤温室气体产生与排放或吸收。所以, 我们可以从人类活动对农田生态系统的影响着手, 通过改善农业生产方式和作物生长条件来探索温室气体减排措施, 达到固碳/氮增汇的目的。对国内外关于农田温室气体排放的源/汇强度及其综合温室效应评估的最新研究进展进行了综述, 指出正确估算与评价农田土壤温室气体的源/汇强度及其对大气中主要温室气体浓度变化的贡献, 有助于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。
关键词农田土壤温室气体二氧化碳甲烷氧化亚氮温室效应
中图分类号:X171.1; X51 文献标识码:A 文章编号: 1671-3990(2011)04-0966-10
Research advances on source/sink intensities and greenhouse effects of CO2,
CH4 and N2O in agricultural soils
ZHANG Yu-Ming1,2,3, HU Chun-Sheng2, ZHANG Jia-Bao1, DONG Wen-Xu2, WANG Yu-Ying2,
SONG Li-Na2
(1. State Experimental Station of Agro-ecosystem in Fengqiu; State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture; Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2. Key Laboratory of Agricultural Water Resources, Chinese Academy of Sciences; Hebei Key Laboratory of Agricultural Water-saving; Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Shijiazhuang 050022, China; 3. Graduate University of Chinese
Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
Abstract Climate change is an increasing global challenge. Greenhouse gas emission via anthropogenic processes is the main cause of global warming. CO2, CH4 and N2O are the main greenhouse gases, accounting for ≈80% of greenhouse effect. It is esti-mated that each year, 5%~20% of CO2, 15%~30% of CH4 and 80%~90% of N2O in air are emitted from soils. Agricultural soils are the main sources of greenhouse gas emission. This work expatiated the mechanisms and affecting factors of greenhouse gas forma-tion, emission and absorption in agricultural soils. And the contribution of farmland ecosystem to greenhouse effects was discussed. It was indicated that anthropogenic factors such as land use and agricultural activity influenced greenhouse gas formation, emission and absorption in agricultural soils. Because anthropogenic processes affected agricultural ecosystems, greenhouse gas emission re-ductions for stabilized carbon and nitrogen were possible through improved agricultural cultivation and production systems. This study summarized the latest research advances in source/sink intensities of greenhouse gas emissions from farmlands and how that contributes to greenhouse effect. The study suggested that accurate estimation of source/sink intensities of greenhouse gases and ap-propriate assessments of greenhouse gas effects were the theoretical basis for reducing greenhouse gas emissions and uncertainties in predicting climate change.
*中国科学院知识创新工程重大项目(KZCX2-YW-Q1-07)和国家自然科学基金面上项目(30970534)资助
张玉铭(1964~), 女, 副研究员, 主要研究方向为农田生态系统养分循环与平衡及其环境效应。E-mail: ymzhang@https://www.doczj.com/doc/045177080.html,
第4期张玉铭等: 农田土壤主要温室气体(CO2、CH4、N2O)的源/汇强度及其温室效应研究进展 967
Key words Agricultural soil, Greenhouse gas, Carbon dioxide, Methane, Nitrous oxide, Greenhouse effect
(Received Apr. 15, 2011; accepted May 20, 2011)
气候变化是当今全球面临的重大挑战。遏制气候变暖, 拯救地球家园, 是全人类共同的使命。近百年来, 全球气候正在发生以变暖为主要特征的显著变化, 人类社会生产生活引起的温室气体排放是全球气候变暖的主要原因。随着全球气候变化问题越来越成为全球关注的热点, 共同应对气候变化的全球性合作步伐正在逐渐加快。1992年里约热内卢环境与发展大会以来, 国际社会先后制定了《联合国气候变化框架公约》、《京都协议书》、《伯恩协定》、《布伊诺斯艾利斯行动计划》、《马拉喀什协定》、《德里宣言》、《巴厘路线图》和《哥本哈根协议》等一系列重要文件, 目标是“将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平, 进而防止剧烈的气候改变对人类造成伤害”, 这些文件在加强全球共识和减缓全球气候变化的过程中发挥了重要作用。气候科学家们表示全球必须停止增加温室气体排放, 并且在2015~2020年间开始减少排放。科学家们预计想要防止全球平均气温再上升2 ℃, 到2050年, 全球的温室气体减排量需达到1990年水平的80%。
大气中CO2、CH4和N2O是最重要的温室气体, 对温室效应的贡献率近80%[1]。其中CO2对增强温室效应的贡献率最大, 约占60%, 是最重要的温室气体[2]。其次是CH4, 温室效应潜能是CO2的21~23倍, 对温室效应的贡献率约占15%[3]。N2O增温效应是CO2的296~310倍[4], 对温室效应的贡献率约占5%。据估计, 大气中每年有5%~20%的CO2、15%~30%的CH4、80%~90%的N2O来源于土壤[3], 而农田土壤是温室气体的重要排放源[5]。
在气候、植被、土壤及人为扰动下, 农田土壤有机质经微生物分解为无机态的碳和氮, 无机碳在好氧条件下多以CO2形式释放进入大气, 在厌氧条件下以CH4形式排向大气。铵态氮在硝化菌作用下转化成硝态氮, 硝态氮在反硝化菌作用下转换成多种状态的氮氧化合物, 在硝化和反硝化过程中均可产生N2O, 全球一半以上的N2O来自土壤的硝化与反硝化过程。在气候、植被、土壤及农田管理措施等诸条件中, 任何一个因子的微小变化都会改变CO2、CH4和N2O的产生及排放。研究分析农田温室气体产生、排放或吸收机理及其影响因素, 正确地估算与评价农田生态系统温室气体的源/汇强度及其对大气中主要温室气体浓度变化的贡献, 有助于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。1农田土壤温室气体生成机制与源/汇强度1.1农田CO2生成机制与源/汇强度
在温室气体中, 大气CO2浓度的增加对气候变化产生的影响尤其引人关注[6]。CO2在大气中的存留寿命为5~200年[7], 辐射强迫1.46 W·m?2, 对全球温室效应的相对贡献约为50%~60%[2,8]。政府间气候变化专门委员会(IPCC)指出, 如果温室气体以目前速率持续排放下去, 2100年大气中CO2浓度可能会增加到540~970 mg·kg?1, 全球平均温度则可能增加1.3~5.8 ℃[7]。
农田生态系统是重要的CO2的源与汇。大气中CO2通过植物载体的光合作用变为有机碳进入土壤, 稳定和增加土壤碳库, 是农田生态系统作为CO2汇的重要过程。被植物光合作用固定为有机物的碳或通过地上部植物茎、叶的呼吸作用再变为CO2排入大气或通过土壤呼吸排入大气, 是农田生态系统作为CO2源的重要过程(图1)。土壤呼吸包括3个生物学过程——植物根呼吸、土壤微生物呼吸、土壤动物呼吸和一个非生物学过程——含碳物质化学氧化作用。土壤呼吸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。土壤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[9], 通常可使土壤空气中CO2浓度升高到3 000 mg·kg?1, 约是大气中的10~50倍。
图1大气?植物?土壤界面CO2的交换过程
Fig. 1 CO2 exchanges among air, plant and soil
作物生长对农田CO2排放有重要影响。采用室外盆栽试验对土壤?作物系统周年呼吸规律的观测
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结果表明, 小麦返青期土壤?作物系统呼吸速率最低, 成熟期较高, 返青~成熟期内的平均值为756.5 mg·m?2·h?1; 土壤?水稻系统在分蘖期较高, 成熟期较低, 平均为1 018.7 mg·m?2·h?1。根系对土壤呼吸产生较大影响, 在小麦生长季, 由于根系的参与使得表观呼吸率比土壤异养呼吸增加0.23~3.30倍, 平均1.78倍; 水稻生长季, 表观呼吸率比土壤异养呼吸增加2.47~5.61倍, 平均3.31倍[6]。利用静态箱法测定的农田土壤CO2排放速率的试验结果表明, CO2排放速率的日变化呈单峰型, 06:00~16:00最高, 0:00~08:00最低, 且CO2排放速率随作物生长发育的加速而逐渐加快, 越接近成熟其排放速率越低[10]。
大气CO2浓度直接影响植物的光合作用、呼吸作用、气孔导度以及植物对水分的利用效率等。研究发现C3植物在目前大气CO2浓度下基本上是光合作用不足[11?12], 因此, CO2浓度增加将提高净初级生产力, 称之为CO2的“施肥效应”。这一作用被认为是导致陆地生态系统净吸收大量CO2的主要原因。有研究认为, CO2的“施肥效应”并不像过去认为的那样显著, 还不足以揭示全部的“漏失汇”。主要原因是其他营养元素(如N、P等)限制了植物对CO2的吸收[13]。大气CO2浓度的增加, 不仅会增加植物的净初级生产力, 同时会导致一系列植物生理上的变化, 如改变植物组织中的碳氮比, 降低凋落物的分解速率等[14?15]。在大气CO2浓度增加的情况下, 因为光合作用效率提高所增加的有机碳较多地储存于地下根系中, 增加了土壤中可分解碳含量。这样就会对土壤生物圈的食物链产生影响。由于真菌分解有机物的竞争增加, 甚至有可能导致土壤释放出更多的CO2到大气中[6,16]。
1.2农田CH4生成机制与源/汇强度
CH4在大气条件下是一种化学活性气体, 是地球大气中含量最高的有机气体, 参与许多重要的大气化学过程, 是大气化学研究的关键成分之一, 它又是一种红外辐射活性气体, 有很强的红外吸收带, 是一种仅次于CO2的重要温室效应气体之一。大气CH4在地球气候系统中起着重要的作用, 是大气化学研究中最受重视的微量气体之一, 其对温室效应的贡献可达15%[3,17]。大气CH4的主要来源是厌氧环境的生物过程, 非生物过程产生的大气CH4只占20%左右。20多年来, 大气CH4浓度年增幅达0.8%, 近年增幅降为0.3%左右[18], 导致其浓度升高的原因是源的增强和汇的减弱。
一般来说生态系统中CH4产生有两种途径: 一种是复杂有机物在细菌作用下产生某种简单有机酸, 这种有机酸直接被产CH4细菌利用产生CH4, 或有机酸进一步降解生成CO2和H2, CO2和H2在产CH4菌作用下生成CH4; 另一种是复杂有机物在细菌作用下不经过产酸过程直接产生CO2和H2。从复杂有机物分解为单糖开始, CH4产生的生物化学过程可归结为:
(1)
产酸途径
(2)不产酸途径
无论通过哪种途径, 生态系统产生CH4必须具备: 有机物和水分、厌氧环境、适于发酵菌和产CH4菌生存和繁殖的温度。
由于CH4是在厌氧条件下产生的, 所以产生CH4的土壤环境主要有各类型的沼泽、较浅的水体及湿地水稻田。目前认为水稻田是大气CH4的主要人为源, 通常由于水稻田长期处于淹水状态, 土壤中形成了一个还原性厌氧环境, 利于产CH4菌和其他一些厌氧细菌繁殖, 分解土壤中的有机物而产生CH4。土壤中产生的CH4并不会全部排放到大气中, 其中有一部分在土壤或水层中被氧化, 所以单位面积稻田的CH4排放率不仅取决于土壤中CH4的产生速率, 还取决于排放路径的通畅程度, 是其产生、氧化和传输共同作用的结果[19]。
国际社会一直在温室气体排放清单和减排方法的研究领域进行着不懈的努力, 由于稻田生态系统在CH4排放中占有举足轻重的地位, 对于稻田生态系统CH4的排放, 世界各国的科学家在不同地区已经进行了多年的观测和研究。根据最新资料, 全球稻田CH4年排放总量为30 Tg(20~40 Tg)[19?20]。中国是水稻种植大国, 水稻总产量世界排名首位, 占全球总产量的34%[6], 种植面积占全球的32%[21]。因此, 中国地区水稻田CH4的排放对中国乃至世界CH4源的贡献都非常重要。据预测, 为了满足日益增长的人口对粮食的需求, 到2020年, 全球水稻总产量必须增加到781×106 t[22]。水稻种植面积与产量的增加很可能会导致全球稻田甲烷排放的增加[6,23]。
大气CH4的汇主要是CH4在对流层和平流层与
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OH自由基发生氧化反应, 每年大约有470 Tg CH4在大气中被氧化。其另一重要的汇是好气性的土壤, 是目前惟一已知的由生物氧化甲烷的汇。在土壤中, CH4被氧化成CO2, 因为CO2吸收辐射能的能力比CH4低23倍, 所以这个氧化过程对环境是有利于的。但旱地土壤对CH4氧化是一个复杂过程, 氧化速率很低, 试验测量困难很大, 至今很少有实测数。根据北美荒漠地区的少数测量资料估算, 全球每年大约有30 Tg的甲烷在土壤中氧化[19], 占总甲烷氧化量的6%。尽管相对于对流层来说土壤作为甲烷汇小到可以忽略不记, 但是如果缺少土壤这个汇将会使大气中CH4浓度以目前增长速率的1.5倍的速度增加[24]。土壤被视为大气CH4的汇是一个非常新的理念, 继Harriss等[25]报道在美国弗尼吉亚一片森林覆盖的泥炭沼的沉积物中发现土壤氧化CH4后, 土壤作为CH4汇氧化(吸收)CH4的研究才得到普遍的重视与广泛的开展。研究农田土壤对大气CH4的氧化吸收, 减轻人类活动对土壤CH4吸收的负面影响, 对减缓气候变暖有深远意义。
随着人们对旱地农田生态系统可作为大气CH4汇的认识的加强, 华北地区有关农田生态系统CH4源与汇的研究日渐增多。研究表明华北小麦?玉米轮作农田是大气CH4的弱吸收汇, CH4平均日通量均有明显的季节性变化规律[26?29], 冬小麦生长季土壤对CH4的吸收量低于夏玉米生长季[27,29], 施肥减弱了土壤对大气CH4的吸收汇的功能, 随着施氮量的增加, 土壤对大气CH4的吸收量减少[26?27]。也有结果认为, 不同施肥处理间(包括不施肥)土壤作为CH4吸收汇的差异不显著[29]。CH4通量日平均值与土壤温度关系不明显, 而与土壤水分呈负相关(P=0.01); 日变化中土壤CH4通量与地表温度的相关性较差, 而与5 cm地温相关密切[26]。关于秸秆还田对土壤吸收大气CH4的影响结果不尽相同。孙善彬等[30]研究了小麦植株在麦田CH4交换中的作用以及光照的影响, 结果表明, 麦田土壤和土壤?植物系统CH4通量均无明显的日变化, 但季节变化显著; 小麦的存在使土壤?植物系统CH4通量的季节波动加剧, 小麦植株和光照促进麦田土壤?植物系统对CH4的吸收。
估算和预测当前和未来大气CH4的源与汇及其变化趋势已成为国内外研究的一个热点。目前, 对大气CH4源(排放)的研究较深入, 而对大气CH4及土壤内源CH4汇(吸收), 特别是对土壤氧化(吸收)CH4及其影响因子尚无比较全面和系统的研究。因此, 在全球范围内不同生态系统全面开展CH4汇的研究, 对准确估算、预测大气CH4含量及其变化趋势, 全面理解与预测未来全球变化及温室效应的尺度与规模具有重要意义。
1.3农田N2O生成机制与源/汇强度
农田土壤是全球重要的N2O排放源。土壤向大气排放的N2O占生物圈释放到大气中N2O总量的90%[8], 其中每年因施用化学氮肥约产生150万吨N2O-N, 占人类活动向大气输入N2O-N量的44%和每年向大气输入N2O-N总量的13%。20世纪80年代前反硝化作用被认为是N2O形成的主要机制, 而Bremner等研究表明, 硝化过程同样可产生大量N2O, 这两个过程在形成N2O方面的相对重要性取决于环境条件[31]。
反硝化作用是在反硝化细菌或化学还原剂的作用下, 由NO3?还原成NO、N2O、N2的生物过程或化学过程的吸能反应, 其反应式为NO3?→NO2?→NO→N2O→N2。农田土壤主要是通过生物过程产生N2O, 通常被认为是细菌起主要作用, 但在厌氧条件下真菌也可以产生N2O。厌氧条件下一些自养微生物可利用NO3?氧化无机化合物如FeS等以获取能量, 而许多异养微生物在低氧时将NO2?作为原初电子受体从分解有机质的过程中获取能量。一般认为, 从NO3?还原为N2需分4步进行, 每步均有相应的酶参与作用。反硝化过程中产生的NO、N2O、N2相对量依赖于土壤湿度、通气状况、pH、有机质含量和硝酸盐浓度等。整个NO2?的还原过程中, N2O还原成N2一方面通过不稳定的氧化亚氮还原酶或更不稳定的氮酶来进行[32]; 另一方面在参与还原反应的细菌中, 有些仅生成N2, 有些产生N2O和N2的混合物, 还有些细菌仅产生N2O[33]。因此随反应条件改变, 中间产物可能积累并最终逸出土体。NO、N2O、N2排放可能伴随临时性NO2?的积累, 高含量NO2?有时发现在高剂量施用NH3或NH4-N肥的嫌气土壤中。施用磷肥可增加NO2?积累, 有利于形成N2、N2O。大部分反硝化细菌在一定条件下能把N2O还原成N2, 但NH4+通过反硝化细菌抑制N2O的进一步还原[34]。
硝化作用是氨或铵盐通过硝化微生物的作用被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。硝化作用是好气过程, 微生物对NH4+的氧化分两步进行[35], 即NH4+→NO2?氧化过程, 由亚硝酸细菌参与, 中间过渡产物为NH2OH, 这是一个慢反应过程, 决定了整个过程的反应速度; NO2?→NO3?的氧化过程由硝化细菌参与, 反应速度快于亚硝化过程。N2O是羟胺氧化成NO2-N过程中因化学反应、酶反应或两方面反应而生成的。
土壤N2O排放通量取决于土壤剖面生成的N2O
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扩散及扩散过程中的还原强度, 但国内外土壤N 2O 排放研究大多利用静态箱式法测定土壤表层, 对土壤剖面特别是深层土壤N 2O 扩散过程的研究非常薄弱, 深层土体N 2O 对表层N 2O 的贡献作用还不清楚。
国内梁冬丽等[36?37]研究了150 cm 土体内不同施肥措施下土剖面N 2O 浓度时空变异规律, 发现60 cm 埋深处N 2O 浓度最高, 其次是90 cm 和150 cm 处, 下层土壤N 2O 浓度显著高于上层土壤; 受气温和降雨的影响, 6~9月是N 2O 蓄积高峰期; 在每年施氮量为660 kg(N)·hm ?2情况下, 60 cm 处N 2O 最高浓度高达1 309~2 467 μL·L ?1, 并且土壤剖面N 2O 浓度随施肥量的增加而增加。根据笔者在中国科学院栾城农田生态系统试验站的前期研究结果, 300 cm 土体内N 2O 浓度随深度的增加而增加, 年施氮量为400 kg(N)·hm ?2水平下, 从30 cm 到300 cm 土体N 2O 浓度为457~1 417 μL·L ?1; 不同土层的N 2O 浓度随着施氮量增加而增加。国外的研究[38?39]也表明, 深层土体内N 2O 浓度高, 同时N 2O 在扩散过程还发生了还原作用, 深层土体N 2O 对表层排放通量的贡献还需进一步研究。众所周知, 我国许多集约农田年施氮量远高于400 kg(N)·hm ?2, 根据我们在太行山前平原的监测资料, 近50%的农田每年氮肥用量已经超过500 kg(N)·hm ?2, 个别田块已高达700 kg(N)·hm ?2。过量施肥造成硝态氮在土体深层过量积累, 为深层土壤反硝化过程提供了充足的底物, 导致大量N 2O 气体蓄积在深层土体内, 提高了农田N 2O 排放的风险。深层土壤蓄积的N 2O 非常不稳定, 一方面通过扩散、对流向上迁移至土壤表层而排入大气, 增加了农田N 2O 排放量, 对大气环境产生危害; 另一方面, 在迁移过程中很可能被还原成N 2而以N 2的形式进入大气[40], 这是深层土体残留NO 3-N 发生脱氮的一个有益过程, 既减弱了NO 3-N 对水体污染的威胁也不会对大气环境造成危害。深入研究土壤剖面蓄积N 2O 的扩散过程与还原机制, 定量深层土体N 2O 的去向, 可为精确评估深层土体对农田N 2O 排放的贡献提供科学参数。
通常认为当土壤剖面中N 2O 还原速率大于其向上的扩散速率时土壤剖面中形成的N 2O 可能就难以到达土壤表面, 从而减弱了土壤剖面蓄积N 2O 对农田N 2O 排放的贡献。近年来, 国外一些专家开始应用标记
15
N 2O 气体和稳定性同位素技术研究土壤剖
面中N 2O 在扩散过程中的还原机制及其对农田N 2O 排放的影响。Clough 等[41]
应用室内土柱被动扩散法
注入标记
15
N 2O 气体进行培育, 研究土壤剖面中
N 2O 扩散、还原过程, 结果表明N 2O 从90 cm 埋深处扩散至15 cm 处会有67%被还原成N 2; Van Gro-enigen 等
[38]
研究了土壤剖面N 2O 动态变化及其δ15
N
分布特征, 发现90 cm 处N 2O 浓度从100.4 mL·L ?1降至1.7 mL·L ?1时在表层并未发现有N 2O 排放, 但其δ15N 却富集了50‰, 这亦说明N 2O 在扩散过程中发生了还原。另有大量研究证明, 在一定条件下农田N 2O 排放存在负通量[42?44], 这很可能是土壤剖面中N 2O 还原过程加强或扩散过程减弱导致表层土壤N 2O 浓度下降而使大气N 2O 扩散回土壤中的结果。而Pérez 等[45]的研究则表明, 当N 2O 排放至大气之前仅有很少部分被还原, 主要原因是大量施用化肥增加了土壤NO 3?浓度, 促进了N 2O 的生成, 因反硝化过程中微生物更容易利用NO 3?作为电子受体, 从而影响了N 2O 的还原进程, 导致反硝化产物中N 2O/N 2的比例增加。如何调控土壤条件使其更有利于N 2O 向N 2的转化是农田N 2O 减排的关键, 这一领域的研究正在引起国内外的重视, 加强土壤剖面蓄积N 2O 的还原作用及其与影响因素的定量研究, 可为制定合理的温室气体减排技术途径提供科学依据。
2 农田温室气体源/汇强度的影响因素
影响农田生态系统温室气体源(排放)或汇(吸收)强度的因素众多, 只有深入了解各因素对温室产生和排放/吸收的影响机制, 才能对各因素作用的大小和形式做出评估, 从而提出农田生态系统温室气体的减排措施。通常认为农田生态系统温室气体源/汇强度的影响因素主要包括土地利用方式、气候因子、农业生产水平和结构、土壤条件、作物生长等(图2), 土地利用方式和农业生产力水平等人为控制因素通过影响土壤和作物生长条件来影响农田生态系统温室气体产生与排放/吸收。所以, 我们可以从人类活动对农田生态系统的影响着手, 通过改善农业生产方式和作物生长条件来探索温室气体减排措施, 达到固碳/氮增汇的目的。
2.1 耕作
耕作是影响农田温室气体排放的重要农业生产方式。大量研究结果表明, 传统耕作措施下农田CO 2排放显著高于免耕。传统耕作增加CO 2排放的主要原因: 一是耕作作业时, 耕作机具通过燃油的消耗直接排放CO 2, 这种耕作是指机械化生产条件下进行的耕作, 而这也是目前主要的耕作方式; 二是耕作改善了土壤的通气状况,促进土壤中微生物的活动及有机物质的分解, 从而增加了土壤CO 2的排放通量, 同时也加速了郁闭于土壤内的CO 2排放。而免耕减缓了土壤的扰动, 减少了土壤的干湿交替变化, 减低了土壤有机质的分解速率, 使土壤呼吸量也相对减少, 从而弱化了土壤CO 2排放源的特征。不同耕作方法对小麦?玉米两熟和双季稻农田温室
第4期
张玉铭等: 农田土壤主要温室气体(CO 2、CH 4、N 2O)的源/汇强度及其温室效应研究进展 971
图2 农田生态系统温室气体源汇强度影响因素框图
Fig. 2 Influence factors of intensity of source/sink of greenhouse gases of farmland ecosystem
气体排放影响的试验研究结果表明, 翻耕温室总效应比免耕高36%[46]。冬闲农田进行翻耕前后温室效应比较发现, 翻耕后短期内存在1个CO 2排放峰, 显著增加CO 2的排放通量[47]。刘博等[48]利用静态箱/气相色谱法研究了不同耕作措施对黄土高原旱地春小麦成熟期CO 2排放的影响, 结果表明, 常规耕作的CO 2排放通量比免耕高9.74%。美国在其东南沿海平原上的研究发现, 常规耕作比免耕在80 h 内累积的CO 2排放通量大近3倍[49]。频繁的耕作会导致土壤有机碳的大量损失, CO 2释放量增加, 而免耕则能有效控制土壤有机碳损失, 增加有机碳的储量, 降低CO 2释放量[50]。
对未扰动土壤进行耕作可大大降低土壤CH 4汇的强度[51], 耕作破坏了土壤原有结构, 减少了土壤CH 4氧化程度, 并且弃耕后土壤微生物的氧化能力很难恢复。也有报道认为翻耕初期会增加CH 4的排放, 但经过一定时间(6~8 h)后, 则有降低CH 4排放通量的趋势[52]。秸秆还田和免耕措施促进土壤对CH 4的吸收, 秸秆深施对土壤吸收CH 4的影响大于秸秆表覆与免耕, 主要是由于改善了土壤通气状况, 更有利于CH 4的氧化和对空气中CH 4的吸收[28]。而张雪松等[26]在同一地区开展的麦田土壤CH 4吸收特征结果表明, 秸秆还田后不利于土壤对CH 4的吸收。由于农田CH 4的排放受诸多因素的影响, 且CH 4的排放机理也非常复杂, 耕作引起CH 4吸收/排放的结果还有待进一步研究。
耕作与秸秆还田对农田N 2O 排放的影响研究结果不尽相同。有研究认为, 免耕可能会增加N 2O 的排放[53], 1998~1999年在新西兰潜育性淋溶土上进行的耕作措施对农田N 2O 排放速率影响研究结果显示, 常规耕作农田N 2O 排放速率为9.2 kg·hm ?2·a ?1,
免耕农田为12.0 kg·hm ?2·a ?1, 常规耕作与免耕在N 2O 排放上无显著差异[54]。也有研究认为凿式犁耕作的农田N 2O 排放比免耕下高[55], 其原因可能是免耕时间太短, 免耕对土壤物理、生物性状还未产生影响。国内的研究结果表明[28], 耕作措施和秸秆还田方式显著影响农田N 2O 排放, 翻耕比免耕更有利于农田N 2O 排放, 主要是土壤扰动促进了郁闭于土壤内的N 2O 的释放; 秸秆深施较秸秆表面覆盖更有利于农田N 2O 排放, 秸秆深施较表覆更易于分解, 为反硝化微生物提供了充足的能源物质和微域厌氧环境, 利于反硝化过程的进行, 促进了N 2O 的生成与排放。绝大多数反硝化细菌是化能异养型的, 需要有机物质作为电子供体和细胞能源。故土壤有机物质的生物有效性是调控土壤生物反硝化速率和作用强度的重要因子。同时土壤中高含量的易分解有机物质激活了土壤微生物的呼吸作用, 加快了土壤氧的消耗, 加速了土壤厌氧环境的形成, 间接地增强了土壤生物反硝化作用。C/N 值影响微生物分解有机质, 一般土壤微生物适宜的有机质C/N 值为25~30∶1, 如果C/N 比大于25~30∶1, 有机质分解慢, 微生物活性弱, N 2O 排放受到抑制; 如果C/N 比小于25~30∶1, 则微生物活性强, 促进N 2O 形成与排放。Reddy 等[56]证实土壤碳矿化率与土壤NO 3?消失量呈显著相关。Koskinen 等[57]发现土壤有机碳矿化率直接影响土壤生物反硝化作用强度, 但反硝化强度与土壤有机碳总量无显著相关; 而Bouwman [58]发现, 反硝化速率与全碳有相关性, 与水溶性或可矿化碳量间相关性更好。 2.2 施肥
施肥是影响农田CO 2排放的重要农业措施之一。施肥通过影响作物产量、秸秆根茬还田量、土
972 中国生态农业学报 2011 第19卷
壤有机质含量与土壤微生物数量及其活性等土壤性状来影响农田CO2排放。董玉红等[59]研究了长期定位施肥对小麦?玉米轮作农田土壤CO2排放的影响, 结果表明, 氮磷钾配合施用(NPK)对土壤CO2排放通量的影响最大, 不同肥料处理农田土壤CO2排放通量顺序依次为NPK>NP>PK>NK>CK。氮磷钾配合施用显著提高了作物产量和秸秆残茬还田量, 提高了土壤有机质含量, 从而提高了土壤CO2排放量。有机肥和化肥的施用能显著增加土壤呼吸释放的CO2, 培肥土壤有增加CO2排放的作用[60]。
施肥可改变农田生态系统作为大气CH4源与汇的强度。施用有机肥可大大促进水稻田CH4的产生与排放。Sommer等[61]研究表明, 有机肥施用后, 最初是被溶解在溶液中的CH4挥发, 紧接着是短链挥发性脂肪酸被细菌降解而释放CH4。将牛粪注入耕地土壤内部所释放出的CH4比在表土使用所释放的量要高[62], 主要是由于粪便注入土壤后通气状况受到限制而形成缺氧环境, 从而缩短粪便的分解过程, 增加CH4的释放。有研究亦表明长期使用农家肥料可引起旱地土壤对CH4氧化的抑制作用, 但是, 其影响要小于使用等量的无机肥料所产生的影响[63]。利用英国洛桑实验站1843年开始的“Broadbalk小麦试验”测定了无机氮肥的长期效应, 结果表明CH4氧化速率最高值出现在无氮肥处理的小区, 并且当无机氮施用量由48 kg·hm?2增加至每年144 kg·hm?2时, 土壤的CH4氧化速率明显降低[63]。不同肥料如NH4Cl、(NH4)2SO4和尿素等对CH4氧化的影响是类似的, 施肥后即对CH4氧化产生80%~96%的抑制作用, 当土壤中NH4+浓度几乎为零时, 对土壤CH4氧化速率抑制仍达20%左右[64]。Nesbit等[65]观察到在施用的NH4Cl被完全硝化后, 对CH4氧化仍有抑制作用, 这可能是由于长期反复施用氮肥产生的长期效应, 即长期施肥可能引起了微生物区系或数量的改变而造成的[66]。
施肥通过改变土壤NO3?含量来影响农田N2O排放。NO3?作为反硝化细菌进行反硝化作用的底物, 直接影响土壤反硝化强度和农田N2O排放。当土壤中NO3-N浓度>25 mg·kg?1时, 土壤反硝化速率不受NO3?含量影响, 呈零级反应; 当土壤NO3-N浓度<25 mg·kg?1时, 土壤反硝化反应呈一级反应, 此时土壤生物反硝化速率完全取决于NO3?在土壤溶液中的扩散速率。还有人认为, 低浓度的NO3?可刺激N2O还原酶活性, 大多数情况下NO3?是N2O还原阻抑剂, 阻止或延缓N2O向N2的转化, 其结果随NO3?浓度增加N2O/N2值迅速增加。其原因为硝酸还原酶生成较快, 而N2O还原酶生成需要更长时间, 这个滞后效应随NO3?浓度增加而增加。农田施用氮肥、进行土地耕作能增加N2O形成与排放。施肥、浇水等农事活动是农田土壤N2O排放的重要控制因素。不同肥料品种和施肥量引起N2O形成与排放量也存在差异, NH4-N肥、NO3-N肥和尿素N2O排放损失率分别为0.01%~ 0.94%、0.04%~0.18%和0.15%~1.98%。通常情况下N2O排放量占肥料施用量的0.01%~2.00%, 全球以N2O排放形式年损失的化肥量为N2O-N 20~8 000 Gg, 含氮量相同的有机肥要比无机肥对反硝化作用和N2O 生成的促进作用更为明显。作物生长发育对氮肥以N2O排放形式的损失具有显著影响[67]。
2.3 土壤水分
土壤水分可通过影响土壤通气状况来影响分解土壤有机质的微生物种类、数量及其活性进而影响有机质的分解速率以及温室气体的生成速率和扩散速率。土壤含水量的多少可直接影响CO2在土壤水中的溶解量以及在土壤孔隙中的扩散速率进而影响CO2的排放量。在一定的水分含量范围内, CO2排放量与水分含量呈极显著相关关系。在Silvola等[68]的试验中, 有效的排水引起CO2排放量增长近一倍。究其原因, 主要是因为CO2在水中可被离子化, 且溶解度高, 约为0.9 cm3·L?1(O2约0.031 cm3·L?1), 有效的排水降低了土壤中CO2的溶解, 增加了CO2在土壤孔隙中的扩散速率, 导致CO2排放量的增加。目前关于土壤水分与CO2释放的定量化关系的研究结果还较少。杨平等[69]通过测量干湿交替循环的土壤呼吸强度, 建立了土壤呼吸强度与土水势之间的数量关系:
A=a ln(?Φ)+b(1) 式中, A为土壤呼吸强度, Φ为土水势, a、b为统计常数。
水分状况是影响稻田CH4排放的最重要因素之一。CH4氧化对土壤水分含量的反应呈极显著的负相关性, 烤田会大大抑制CH4的产生和排放[70?71]。水稻生长期一直保持淹水状态, 其CH4排放量高于一般水田, 如果稻田淹水前连续晒干时间越长, 水稻生长期CH4排放量越低[72]。说明土壤湿度及土壤湿润期的长短都影响CH4的排放。李长生等[71]利用DNDC模型对我国连续淹灌和烤田两种不同水管理制度下的稻田CH4排放进行了模拟, 结果表明, 采用连续淹灌措施, 我国水稻田CH4年排放量为860~1 600万吨; 如果改为生长期烤田, 水稻田CH4年排放量为350~1 160万吨, 仅水管理措施的改变可使稻田CH4排放量减少27.5%~59.3%。
土壤水分通过影响硝化与反硝化过程而影响农
第4期张玉铭等: 农田土壤主要温室气体(CO2、CH4、N2O)的源/汇强度及其温室效应研究进展 973
田N2O的生成速率, 通过影响N2O在土壤中的扩散与还原速率而影响农田N2O的排放。当土壤含水量既能促进硝化又能促进反硝化过程时, N2O形成与排放量会达到最高值。试验表明土壤含水量为WFPS(water-filled pore space)的45%~75%时硝化细菌与反硝化细菌均可能成为N2O的主要制造者; 土壤处于饱和含水量以下时由硝化作用产生的N2O占61%~98%; 而当水分饱和时反硝化过程是N2O的最基本来源。土壤含水量为WFPS的54%时硝化速率与N2O的生成速率均最高[33], 硝化速率相当于水分含量为WFPS18%时的1.7倍和36%时的1.5倍, 而N2O生成速率分别为7.4倍和1.6倍。土壤干湿交替能激发N2O形成与排放, 其主要原因是干燥时部分微生物死亡增加了土壤中可降解有机碳的量, 氧的存在又促进了硝化过程; 土壤湿润时发生反硝化作用, N2O产生比还原快, 导致N2O积累并使N2O扩散排放成为可能。一般土壤干湿交替处理引起的N2O排放高于土壤持续湿润处理。土壤含水量低时N2O产生和NO3?浓度同时随土壤含水量的增大而增加, 表明硝化作用是产生N2O的机理; 土壤含水量高且仅N2O排放量随土壤含水量增大而提高时, 反硝化作用是N2O产生的主要机理。但当土壤含水量>田间持水量时, 不仅O2扩散进入土壤受到限制, 且影响了反硝化气体在土壤中的运动、分布和释放。随着N2O在土壤中逗留时间的延长, 被进一步还原成N2的可能性将增大。
2.4土壤质地
土壤质地是影响有机质矿化和温室气体生成与排放的重要因素。土壤质地直接影响土壤的水分含量和通透性, 进而影响土壤微生物活性和有机质氧化分解、还原过程的相对强弱及其分解产物的构成, 从而影响温室气体的产生及其在土壤中的扩散。一般而言, 黏性土壤中的空气较砂性土壤要少, 好气性微生物的活性往往受到抑制。许多试验证明土壤黏粒具有保持土壤碳素的能力, 其含量影响外源有机质及其转化产物的分解速率或稳定性[73?74]。可以推断, 有机物料在黏粒含量低的土壤中分解比较快, 随黏粒含量的增加分解趋于缓慢。土壤质地黏重的土壤, 土壤通透性差, 土壤气体扩散速率慢, 减弱了气体向大气的排放。
3农田生态系统对温室效应的贡献
温室效应(greenhouse effect)是地球大气层具有的一种物理特性, 通常是指因温室气体聚集于大气层中的浓度增加而引起地球温度升高的现象。温室气体浓度增加使大气层对红外线辐射的吸收量大于释放到太空外的量, 从而引起近地面空气温度的升高。工业革命后, 全球变暖的趋势日益严重, 在过去的一个半世纪中全球表面温度上升了0.6±0.2 ℃, 20世纪是过去千年以来最暖的世纪。IPCC估计, 因温室气体增加的作用将导致全球平均气温每10年上升0.2 ℃。
由于CO2、CH4和N2O这3种温室气体的增温效应不同, 它们对全球变暖的影响亦不相同。当这3种气体从一个系统或区域同时排放时, 只有计算它们作用的综合效果才能了解该系统或区域或某一农业管理措施对温室效应的贡献。根据IPCC的报告[75], 以100年影响尺度为计, 1 kg的CH4的增温效应是1 kg的CO2的21倍, 而1 kg的N2O的增温效应是1 kg的CO2的310倍, 用全球增温潜势(global warming potential, GWP)来表示3种温室气体的联合作用。GWP的计算如下:
242
4416
CO CH21N O
1212
44
310
28
GWP f f f
=×+××+×
×
(2)
式中, f CO2为CO2净排放量(kg CO2-C), f CH4为CH4净排放量(kg CH4-C),f N2O为N2O净排放量(kg N2O-N)。
世界许多国家针对农业活动对温室气体排放的影响进行了研究。李长生等[71]运用DNDC模型模拟了1990年我国农业生态系统CO2、CH4和N2O的排放量, 每年CO2净排放量约9 500万吨C, CH4约为920万吨C, N2O约为130万吨N; 并据此公式估算了我国农田的GWP值, 约为34 400~210 200万吨CO2当量, 其中值为122 255万吨CO2当量。在3种温室气体中N2O排放对GWP值的贡献最大, 占50%, 其次是CO2, 占29%, CH4排放贡献最小, 占21%。美国的研究认为农业在温室气体排放中的贡献在本国大致占7%~10%[76], 加拿大和英国的研究资料均表明农业在其温室气体排放源中的比例大致为8%[77?78], 尽管德国的工业高度发达, 农业仍是N2O 和CH4的重要排放源, 因农业活动引起的N2O排放占全部排放量的39%~52%[79], CH4占34%[80]。
王效科等[81]利用DNDC模型模拟估算了1978~ 1998年间我国农田粮食生产中温室气体排放量, 结果表明CO2和CH4排放量变化很小, 而N2O排放量增加很快, 我国农业土壤是大气的重要N2O源, 减少化肥施用量是减少农田N2O排放的重要措施。农业生产对温室气体排放有重要贡献, 正确评价各温室气体的温室效应可为农业生产中制定减排策略提供参考依据。
974 中国生态农业学报 2011 第19卷
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减少能源消耗和温室气体排放管理程序 1、目的 做好本公司节能减排温室气工作，在公司发展的同时，为环境保护做贡献。 2、范围 本程序所规定的范围为本公司的日常运作范围。 3、职责 3.1各部门：负责按照本文件要求，在本公司运作过程中做好节能减排工作。 3.2财务部门负责对各部门排放源的识别及数据收集方面的工作给予支持。 4、定义 无 5、内容 管理方针和理念 成立环保管理系统（EMS），促进和管理一切环保减排的目标和政策； 生产运作时，对环境的伤害和风险减至最低； 在主要的环节中减少对能源、原料、水、电能等的消耗； 确定要遵守所有相关的法律要求； 提供给客户和第三方的环保和减碳排放的信心； 提高所有员工对环保和减排的学习和重视； 最大化有效地使用所有资源； 建立一个良好的、有责任的环保形象企业。 控制温室气体排放 确定工厂和供应商的最主要温室气体排放的源头； 重点处理在生产时工厂能控制的排放气体； 收集有关数据，作分析、处理和定立目标等依据。 减少能源消耗 尽可能少用空调，多开关窗户，控制工厂的温度； 检查和监控室内的温度、湿度，用以确定如何控制空调的温度； 照明灯要正确使用，尽可能使用窗外的自然光源； 经常和定期检查和保养所有影响能源效用的设备； 所有生产的机器，下班后要立刻关机，没有工人使用的机器要把电源关上，避免机器空转而浪费能源；
使用节约类型的生产机器，增加能源效益。 废料处理 把生产所产生的废料减至最少； 把所有废料和垃圾分类存放； 把所有收集的废料尽量循环利用； 一定要按当地的法律法规搬运、丢弃和处理。 水的使用 在生产过程中减少用水，节约用水； 检查所有水管是否有破损； 最大化使用水的功能； 洗手间使用完后要及时关闭水龙头。 控制环境污染 遵守当地环境保护的法律法规，不污染空气、水源，不发出噪音和难闻有害的气味，合法地排放所有废弃物； 努力减少使用化学品； 通过采购和合理安排生产方法，降低工业的废料数量和气体排放。 6、相关文件 无 7、相关记录 无
二氧化碳不是全球变暖的主要原因 课程名称：环境科学前沿 学院：化学生物与材料工程 专业名称：环境工程 学生姓名：李白 学号： 1513091004 指导老师：韦保仁
温室气体不一定是全球气候变暖的主要原因 摘要：本文通过IPCC的全球气候报告的内容分析和对温室气体的作用机制进行了研究，并收集了国内外的相关科学研究得出：全球气候变暖并不能完全归因于温室气体排放，应从自然和人类两者的相互作用着眼，科学分析，广泛调研，实事求是来破解全球气候难题。 关键词：IPCC 温室气体气溶胶冰期 1.前言 １．１IPCC的全球气候评估 针对全球气候变暖这一趋势的愈发明显，世界气象组织(WMO)和联合国环境规划署(UNEP)于1988 年成立了政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)，以全面评估全球气候变化的观测事实、原因、对自然和社会系统的潜在影响，以及人类可能采取的应对策略。IPCC是一个政府间机构，它向UNEP和WMO所有成员国开放，它的作用是在全面、客观、公开和透明的基础上，对世界上有关全球气候变化的最好的现有科学、技术和社会经济信息进行评估。[1] IPCC 下设三个工作组。第一工作组负责评估气候变化的自然科学基础， 致力于回答全球变暖是怎样发生的，以及对未来气候变化的预估；第二工作组负责气候变化影响与对策研究；第三工作组主要进行气候变化影响的社会经济分析工作。IPCC 先后于1990 年、1996 年、2001 、2007和2013 年完成了5次评估报告。现将历次报告内容简述于下：[2] IPCC在1990年发布了第一评估报告。报告中主要说明了，在过去一百年间全球平均气温上升了0.3～0.6℃；全球海平面上升了10～20cm；温室气体（主要 指二氧化碳）浓度从工业革命（1750～1800年）的20mL·m-3上升到353 mL·m-3。 第二次评估报告( SAR, 1996) 的一个重要的目的是为解释联合国气候变化框架公约第二条提供科学技术信息。报告指出人类健康、陆地和水生生态系统和社会经济系统对气候变化的程度和速度是敏感的, 其不利影响有一些是不可逆的,而又有一些影响是有利的, 因此社会的各个不同部分会遇到不同的变化, 其适应
引起全球变暖的原因及对策 全球气候变暖是一种“自然现象”。由于人们焚烧化石矿物以生成能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等多种温室气体，由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。近100多年来，全球平均气温经历了冷－暖－冷－暖两次波动，总的看为上升趋势。进入八十年代后，全球气温明显上升。全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。 一、引起全球变暖的因素 （一）人为因素 1.人口剧增因素。近年来人口的剧增是导致全球变暖的主要因素之一。同时，这也严重地威胁着自然生态环境间的平衡。这样多的人口，每年仅自身排放的二氧化碳就将是一惊人的数字，其结果就将直接导制大气中二氧化碳的含量不断地增加，这样形成的二氧化碳“温室效应”将直接影响着地球表面气候变化。 2.大气环境污染因素。目前，环境污染的日趋严重已构成一全球性重大问题，同时也是导致全球变暖的主要因素之一。现在，关于全球气候变化的研究已经明确指出了自上个世纪末起地球表面的温度就已经开始上升。 3.海洋生态环境恶化因素。目前，海平面的变化是呈不断地上升趋势，根据有关专家的预测到下个世纪中叶，海平面可能升高50cm。如不采取及对措施，将直接导致淡水资源的破坏和污染等不良后果。另外，陆地活动场所产生的大量有毒性化学废料和固体废物等不断地排入海洋；发生在海水中的重大泄(漏)油事件等以及由人类活动而引发的沿海地区生态环境的破坏等都是导致海水生态环境遭破坏的主要因素。 4.土地遭侵蚀、盐碱化、沙化等破坏因素。造成土壤侵蚀和沙漠化的主要原因是不适当的农业生产。众所周知良好的植被能保持水土流失。但到目前为止，
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
浅析温室效应及其影响 摘要温室效应是目前全球性的环境问题。本文介绍了温室效应的机理和温室气体的来源，分析了温室效应的主要生态影响，并探讨了减缓温室效应的措施。温室效应的控制除了要提高能效、减少使用化石燃料、开发利用无污染能源、保护森林资源、增加植被面积、减少沙漠化、控制人口增长和加强国际合作之外，还要推广应用燃料电池，减少二氧化碳排放；积极研究开发二氧化碳的新应用技术，达到变废为宝的目的。 关键词温室气体温室效应二氧化碳控制对策 导言当今，环境问题已经成为一个世界性的问题，不论是发展中国家还是发达国家，都已意识到了其重要性，并且几乎都开展了这方面的研究工作。在诸多的环境问题中，气候变暖问题是显著的问题之一。由于人类大量使用煤、石油、天然气等矿物燃料，大量砍伐森林，开垦荒地，使大气中温室气体的含量不断增加，温室效应对气候的影响日益增强。相对于水污染，放射性元素污染和土壤污染，温室效应对全球环境的影响是缓慢的，不易明显察觉的，但是它将对世界社会政治稳定及生态环境产生巨大的影响。气候学者向近日聚会海牙的世界各国政要、科学家、工业家和环保主义者发出警告：在未来一百年内全球气温将升高1．5—6屯，海平面将升高15～95em，沙漠将更干燥，气候将更恶劣，厄尔尼诺现象将更严重，全球变暖将直接或间接影响数以亿计人们的生活。 1．温室效应与全球变暖 1.1温室效应概念 自然界中的一切物体都以电磁波的形式向周围辐射能量，通常高温物体向外发出短波辐射，而低温物体则发射长波辐射，地球表面的大气层，允许太阳辐射的短波部分通过，但是却阻挡地面的长波辐射，地球表面的大气层和地表组成的这一系统就好像一个巨大的“玻璃温室”，使地表始终维持着一定的温度，产生了适于人类和其他生物生存的环境。我们将大气对地面的这种保护作用称为大气的温室效应。温室效应的存在保存了地球的热量，使地球温度适宜人类生活。人
农业温室气体 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
主要参考文献 农业温室气体CH4和N2O的产生机制、影响因素以及减排措施 1、水稻田 1、种植业
2、秸秆还田 农业源CH4 1、家畜胃肠道发酵 2、粪便管理系统 1、产生机制：产甲烷菌在厌氧条件下将土壤有机质分解成甲烷。 2、影响因素：土壤特性、灌溉、施肥、水稻品种等。 3、减排的措施：○1合理灌溉；（是最简单效果最明显的措施，间歇灌溉和烤田可以有效的降 低甲烷的排放，但增加了N2O的排放，减排效应应从两者综合增温效应 考虑。） ○2科学施肥；（推广用沼渣代替有机肥。有机肥与化肥混施。） ○3选育新品种。（选育土壤氧化层根系发达、厌氧层根系分布小、通气组织不发达的品种，有利于根际形成有氧环境，抑制产甲烷菌的活性，如杂交水稻。选 育根系较大，氧化获利较强，经济系数高，CH4排放量低的水稻品种， 如超级稻。） ○4土壤耕作方式（稻麦两熟制农田采用周年旋耕措施能有效减少甲烷的释放。） 二、秸秆还田 1、产生机制：焚烧后的秸秆灰含有一定量的有机质，为产甲烷菌提供了产甲烷基质。 2、影响因素：秸秆还田量、还田时间、还田方式等； 3、不同还田方式对甲烷排放量的影响程度：不还田处理<原位焚烧处理<均匀混施处理。 三、肠道发酵（反刍动物是最大的甲烷排放源）
1、产生机制：瘤胃中的微生物将有机质分解产生H2和含有甲基的初级发酵产物，然后在产甲 烷菌的作用下释放出甲烷和能量。 2、影响因素：动物类型、年龄、体重、饲料质量和重量等。 3、减排措施：○1秸秆青贮和氨化（提高饲料的利用效率，减少甲烷的排放。）； ○2日粮的合理搭配（日粮的粗精比，粗纤维水平过高，会使动物营养浓度低而增加采食量，增加甲烷排放，精纤维水平过高，磁疗能量以甲烷排放形式损失。）； ○3使用多功能添砖和营养添加剂（提高饲料的利用率）； ○4培育优良品种，提高家畜生产力。（育种选择饲料利用率高的奶牛；提高动物的生产性能，生产效率越高，单位产品产生的温室气体减少；提高家畜生产力，降低 养殖数目。） 四、粪便管理系统 1、产生机制：粪便中的微生物将有机物分解为H 2、CO2和有机酸，最后在微生物体内生成 甲烷。 2、影响因素：粪便甲烷产生的潜力（猪粪>牛粪、液体>固体、高温>低温）、处理方式气候 条件等。 ：○1建沼气工程回收利用CH4；（变废为利，把CH4转化为可以利用的3、减排措施 农业能源） ○2通过覆盖等改变粪便贮存方式；（粪浆贮存过程中添加覆盖物可以减少温室气体排放，如卵石，秸秆等覆盖物，其中稻草覆盖的效果最好。） ○3粪便堆肥处理； ○4改湿清粪为干清粪。（厌氧环境是产生甲烷的先决条件，减少进入厌氧环境的有机物总量，减少甲烷的排放量。）
温室气体管理规定 一、目的 为了有效地对本公司温室气体进行管理特制定本规定。 二、范围 本规定适用于本公司温室气体排放控制及管理。 三、职责 行政人事部负责本公司温室气体管理。 四、定义 温室气体（GHG Greenhouse Gas）： 指任何会吸收和释放红外线辐射并存在大气中的气体。京都议定书中控制的6种温室气体为：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O) 、氢氟碳化合物(HFCs) 、全氟碳化合物(PFCs) 、六氟化硫(SF6)。 五、实施流程 流程： 组织和运营边界设定----选择基准年----确认与计算温室气体排放量 1、组织和运营边界 为了有效地对温室气体进行管理，设定包括直接和间接排放的运营边界有助于公司更好地管理温室气体排放的全部风险，利用好价值链上的机会。针对温室气体核算与报告设定了三个“范围”。它们共同提供管理和减少直接和间接排放的全面温室气体核算框架。 范围1：直接温室气体排放，出现在公司持有或者控制的排放源，例如公司持有或者控制的锅炉、车辆等产生的燃烧排放。 范围2：电力间接温室气体排放，范围2核算公司消耗的采购电力产生的温室气体排放。采购电力的定义是通过采购或者其他方式进入公司组织边界的电力。这部分的排放实际上出现在电力生产设施。 范围3：其他间接温室气体排放，范围3是选择性的报告类别，允许对所有其他间接排放进行处理。范围3的排放是公司活动的结果，但出现在非公司持有或者控制的排放源。例如提炼和生产采购的原材料、运输采购的燃料，以及使用出售的产品和服务所产生的排放。 通常情况下，建议公司至少对直接排放（范围1）和使用电力造成的间接排放（范围2）进行核算，这也是大多数国际温室气体排放报告倡议的要求。 2 、选择基准年 公司可以选择一个基准年报告其温室气体排放，目的也是为了今后进行比较。选择基准年的原则是公司有可靠数据的最早相关时间点。 公司制定一个重新计算基准年排放量的政策也同样重要，如果数据、报告边界、计算方法或有关因素发生重大变化，那么需要重新计算基准年排放量。 3、确认与计算温室气体排放量 公司在确定组织和运营边界以及基准年后，可以采取以下步骤计算温室气体排放量：
题目：温室效应的产生与危害 院系： 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：
年月日 摘要 在哥本哈根召开的世界气候大会再一次将全世界的目光聚焦到人类生存的气候上来，这次大会的主题是“为了明天”的确随着温室气体排放地球的温度正在逐年升高。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国广泛的关注。本文主要论述了温室效应对环境及气候的影响，并提出了相应的控制温室效应的措施。 关键词 :温室效应危害
目录 引言 1、温室效应的简介、概论及特点 (1) 2、温室效应的形成 (4) 3、温室效应对环境的影响 (4) 3.1、对环境的影响 (4) 3.2、对人类生活得影响 (6) 4、控制温室效应的对策 (6) 5、展望 (8) 6、总结 (8) 参考文献 (9)
引言 自1975年以来，地球表面的平均温度已经上升了0.9华氏度，由温室效应导致的全球变暖已成了引起世人关注的焦点问题。学术界一直被公认的学说认为由于燃烧煤、石油、天然气等产生的二氧化碳是导致全球变暖的罪魁祸首。温室效应会导致许多的可怕的后果，包括南北极冰川融化全球海平面上升等一系列严重的后果。全球海平面的上升将直接淹没人口密集、工农业发达的大陆沿海低地地区，因此后果十分严重。1995年11月在柏林召开的联合国《气候变化框架公约》缔约方第二次会议上，44个小岛国组成了小岛国联盟，为他们的生存权而呼吁。 此外，研究结果还指出，CO2增加不仅使全球变暖，还将造成全球大气环流调整和气候带向极地扩展。包括我国北方在内的中纬度地区降水将减少，加上升温使蒸发加大，因此气候将趋干旱化。大气环流的调整，除了中纬度干旱化之外，还可能造成世界其他地区气候异常和灾害。例如，低纬度台风强度将增强，台风源地将向北扩展等。气温升高还会引起和加剧传染病流行等。以疟疾为例，过去5年中世界疟疾发病率已翻了两番，现在全世界每年约有5亿人得疟疾，其中200多万人死亡。 所以说温室效应已是当今世界公认的环境危机，减少温室气体的排放改善全球的德环境需要每一个国家的努力。相信大家携起手来一定能创造一个更加和谐更加美好的家园。
农业温室气体
主要参考文献 《中国农业温室气体排放的现状与减排路径》 《农业生产的问世气体排放研究进展》 《农业生产中氧化亚氮排放源的影响因素分析》 《动物温室气体排放机制及减排技术与策略研究进展》 《中国农业温室气体排放：现状及挑战》 《中国农业源温室气体排放与减排技术对策》 《秸秆还田对中国农田土壤温室气体排放的影响》 《中国农田主要温室气体排放特征与控制技术》 《免耕施肥对甲烷和氧化亚氮排放及其温室效应的影响》 《保护性耕作和稻田免耕栽培技术发展现状与趋势》 《稻田秸秆还田的土壤增碳及其温室气体排放效应和机理研究进展》《稻田温室气体排放与减排研究综述》 《稻田CH4和N2O排放消长关系及其减排措施》 《免耕施肥对稻田CH4和N2O排放及其温室效应的影响》 《农田N2O排放影响因素及其减排措施》 《中国农业领域温室气体主要减排措施研究分析》 《农田土壤N2O排放和减排措施的研究进展》 农业温室气体CH4和N2O的产生机制、影响因素以及减排措施
1、水稻田 1、种植业 2、秸秆还田 农业源CH 4 1、家畜胃肠道发酵 2、畜牧业 2、 粪便管理系统 一、 水稻田： 1、产生机制：产甲烷菌在厌氧条件下将土壤有机质分解成甲烷。 2、影响因素：土壤特性、灌溉、施肥、水稻品种等。 3、减排的措施：○1合理灌溉；（是最简单效果最明显的措施，间歇灌溉和烤田可以有 效的降低甲烷的排放，但增加了N 2O 的排放，减排效应应从两者综 合增温效应考虑。） ○2科学施肥；（推广用沼渣代替有机肥。有机肥与化肥混施。） ○3选育新品种。（选育土壤氧化层根系发达、厌氧层根系分布小、通气组 织不发达的品种，有利于根际形成有氧环境，抑制产甲烷菌的活性， 如杂交水稻。选育根系较大，氧化获利较强，经济系数高，CH4排 放量低的水稻品种，如超级稻。） ○4土壤耕作方式（稻麦两熟制农田采用周年旋耕措施能有效减少甲烷的 释放。） 二、秸秆还田 1、产生机制：焚烧后的秸秆灰含有一定量的有机质，为产甲烷菌提供了产甲烷基质。 （其增 温潜能 是CO2 的 20-30 倍）
制/修订履历表
1 目的： 规范公司温室气体管理工作，符合《深圳市组织的温室气体排放量化和报告规范与指南标准》要求，使公司温室气体排放清单与报告能符合相关性、完整性、一致性、准确性与透明性的原则，特制定本规定。 2 适用范围： 2.1 公司温室气体排放量计算、核查、温室气体量化报告编制与温室气体内审相关的活动均适用。 3 名词定义： 3.1 组织 organization 具有自身职能和行政管理的公司、集团公司、商行、企事业单位、政府机构、社团或其结合体，或上述单位中具有自身职能和行政管理的一部分，无论其是否具有法人资格、公营或私营。 [ISO 14064-1：2006 定义2.22] 3.2温室气体greenhouse gas 大气层中自然存在的和由于人类活动产生的，能够吸收和散发由地球表面、大气层和云层所产生的、波长在红外光谱内的辐射的气态成份。 注：一般包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）和六氟化硫（SF6）六类。[ISO 14064-1：2006 定义2.1] 3.3 温室气体源greenhouse gas source 向大气中排放温室气体的物理单元或过程。ISO 14064-1：2006 定义2.2] 3.4温室气体排放greenhouse gas emission 在特定时段内释放到大气中的温室气体总量（以质量单位计算）。ISO 14064-1：2006 定义2.5] 3.5 温室气体排放因子greenhouse gas emission factor 将活动数据与温室气体排放相关联的因子。[改写ISO 14064-1：2006 定义2.7] 3.6 直接温室气体排放direct greenhouse gas emission 组织拥有或控制的温室气体源所产生的温室气体排放。[ISO 14064-1：2006 定义2.8] 3.7 能源间接温室气体排放energy indirect greenhouse gas emission 组织消耗的外购电力、热、冷或蒸汽所产生的温室气体排放。[ISO 14064-1：2006 定义2.9] 3.8 其它间接温室气体排放other indirect greenhouse gas emission 因组织的活动引起的，而被其它组织拥有或控制的温室气体源所产生的温室气体排放，但不包括能源间接温室气体排放。[ISO 14064-1：2006 定义2.10] 3.9 温室气体活动数据greenhouse gas activity data 产生温室气体排放活动的定量数据。注：温室气体活动数据例如能源、燃料或电力的消耗量，物质的产生量、提供服务的数量或受影响的土地面积。[改写ISO 14064-1：2006 定义2.11] 3.10 温室气体声明greenhouse gas assertion 责任方所作的宣言或实际客观的陈述。 注 1：温室气体声明可以针对特定时间，或覆盖一个时间段。 注 2：责任方做出的温室气体声明宜表述清晰，并使核查者能根据适用的准则进行一致的评估或测量。 注 3：温室气体声明可通过温室气体报告的形式提供。 [改写ISO 14064-1：2006 定义2.12] 3.11 温室气体信息管理体系greenhouse gas information management system 用来建立、管理和保持温室气体信息的方针、过程和程序。[改写ISO 14064-1：2006 定义2.13] 3.12 温室气体清单greenhouse gas inventory 组织的温室气体源以及温室气体排放数据总的。[改写ISO 14064-1：2006 定义2.14] 3.13 温室气体报告greenhouse gas report 用来向目标用户提供的有关组织温室气体信息的专门。注：温室气体报告中可包括温室气体声明。 [ISO 14064-1：2006 定义2.17]
研究性学习报告温室效应的产生与影响篇一：温室效应的研究性学习 篇二：关于全球气候变暖的研究性学习报告 关于全球气候变暖的研究性学习报告 初一（7）班 组长：邱恒志 小组成员：林润康于颖区健瑜 蔡权星李沃霖 前言 在科技高度发达的现代社会，超快的生活节奏，严酷的社会竞争，猛烈的信息爆炸，让人不得不感到，我们的世界每分每秒都在变化，人类对科学的渴望和追求为自身带来许多宝贵的回报。可是当我们正跨着大步向前走时，却伴随着对大自然贪婪的，毫无节制的掠夺，而且规模庞大让人无法想象，在我们呼吸的瞬间，也许就有许多大树倒下，在我们转头之间，也许就有一条河流干涸，在太阳西下后，也许就有一个物种灭绝?? 这一切都给大自然造成了无可弥补的创伤，从而导致了一系列可怕的后果，其中最为明显之一的，是全球气候变暖。 调查流程： 1、问题的提出 2、研究方法
3、研究步骤 4、研究结果 5、分析与建议 1、问题的提出： （1）什么是全球变暖？ 全球气候变暖是一种“自然现象”。由于人们焚烧化石矿物以生成能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等多种温室气体，由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线，也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。 （2）全球变暖的后果是什么？ 全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。 1、研究方法 1查阅书籍（大暖化∶气候变化怎样影响了世界作者：[美]布赖恩费根） 2上网（百度、Google等） 2、研究步骤 书籍中的答案：中文名称：全球气候变暖 英文名称：global warming 定义：指全球的平均气温逐渐升高的现象。其原因可能
据2009年12月21日中国节能产业网讯，根据英国风险评估公司Maplecroft公布的温室气体排放量数据显示，世界二氧化碳排放量最大的国家排行榜如下： 中国每年向大气中排放的二氧化碳超过60亿吨，位居世界各国之首。中国政府在温室气体减排方面面临前所未有的国际压力。 排名第二的美国每年排放的温室气体达到59亿吨。此外美国人均二氧化碳排放量达到每年19.58吨，仅次于中国位居全球第二。 俄罗斯自1999年至2005年大规模扩大工业化生产，因此其每年二氧化碳排放量激增至17亿吨，排名第三。俄总统梅德韦杰夫日前承诺，到2020年俄罗斯温室气体排放量将在1990年基础上减少20%到25%。 作为全球第四大温室气体排放国，印度每年二氧化碳排放量为12.9亿吨，其人均排放量仅有1.2吨。鉴于印度的发展水平，任何降低碳排放量的举措都会导致贫困加剧。 因经济危机导致工业能源需求量下降，日本2009年二氧化碳排放量降至12.47亿吨，仍排名全球第五。这一数据与2008年相比下降了3%。 德国年二氧化碳排放量为8.6亿吨，位居全球第六。德国长期以来注重风力和太阳能等新能源发展，早在1990年就制定了绿色能源扶持计划。但因为工业化水平高，温室气体排放量仍排在世界前列。 排名第七的加拿大每年温室气体排放量为6.1亿吨。加拿大政府承诺到2020年在2006年基础上实现温室气体减排20%，相当于在1990年基础上减排2%。 英国温室气体年排放量为5.86亿吨，全球排名第八。英国政府于2008颁布实施《气候变化法案》，成为世界上第一个为温室气体减排目标立法的国家，并成立了相应的能源和气候变化部。 韩国温室气体年排放量为5.14亿吨，全球排名第九。韩国承诺在2020年前将温室气体年排放量在2005年的基础上减少4%，相当于在1990年基础上减少30%。 伊朗温室气体年排放量为4.71亿吨，排在全球第十位。 另外，根据联合国“跨政府气候变迁专门委员会”（IPCC）最新报告指出，全球二氧化碳浓度已由工业革命前的280ppmv，增加至现今的380ppmv；而台湾的二氧化碳总排放量，以土地面积平均来说是世界第一，每人平均年排放量超过12吨，是全球平均值的三倍。 如果将一个国家所有发电厂一年的温室气体排放量全部加起来，再平摊到该国每个公民头上，澳大利亚每年人均排放近11吨二氧化碳，居全球第一位；美国紧随其后，为9吨；而同是发达国家的英国状况则好得多，只有3.5吨，居第9位。 此前人们一直指责发展中国家使用煤发电，污染了空气，但是该报告指出，中国人均每年仅排放2吨二氧化碳，而印度则只有500公斤。 国务院新闻办发表的《中国的能源状况与政策》白皮书称，从一九五0年到二00二年，
温室气体控制程序 1 目的： 规范公司温室气体管理工作，符合ISO14064-1标准要求，使公司温室气体排放清单与报告能符合相关性、完整性、一致性、准确性与透明性的原则，特制定本办法。 2.适用范围： 凡本公司温室气体排放、核查、GHG报告书编制与GHG内审相关的活动适用。 3.名词定义： 3.1 温室气体：大气层中自然存在的和由于人类活动产生的能够吸收和散发由地球表面、大气层和云层所产生的、波长在红外光谱内的辐射的气态成份。注：GHG包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFCS）、全氟碳化物（PFCS）和六氟化硫（SF6）及CFCS，HCFCS。 3.2 GHG源：向大气中排放GHG的物理单元或过程。 3.3 GHG汇：从大气中清除GHG的物理单元或过程。 3.4 GHG库：生物圈、岩石圈或水圈中的物理单元或组成部分，它们有能力储存或收集GHG汇从大气中GHG。清除的GHG，或者直接从GHG源捕获 注1：GHG库在特定时间点的含碳量（以质量计）可称为GHG库的碳库存。 注2：一个GHG库可将其中的GHG转移到另一个GHG库。
注3：GHG捕获和贮存是指在GHG进入大气层以前从GHG源将其收集，并将收集的GHG贮存到GHG库 3.5 GHG排放：在特定的时段内释放到大气中的GHG总量（以质量单位计算）。 3.6 GHG清除：在特定时段内从大气中清除的GHG总量（以质量单位计算）。 3.7 GHG排放因子，GHG清除因子：将活动数据与GHG排放或清除相关联的因子。 注：GHG排放和GHG清除因子可包含氧化因素。 3.8 直接温室气体排放：组织拥有或控制的GHG源(2.2)的GHG排放。 注：本标准从财务和运行控制的角度确定组织运行的边界。 3.9 能源间接温室气体排放：组织所消耗的外部电力、热力或蒸汽的生产而造成的GHG排放。 3.10 其它间接温室气体排放：因组织的活动引起的，而被其它组织拥有或控制的GHG源(2.2)所产生的GHG排放，但不包括能源间接GHG排放。 3.11 温室气体活动水平数据：GHG排放或清除活动的测量值。 注：GHG活动数据例如能源、燃料或电力的消耗量，物质的产生量、提供服务的数量或受影响的土地面积。 3.12 全球变暖潜值：将单位质量的某种GHG在给定时间段内辐射强度的影响与等量二氧化碳辐射强度影响相关联的系数。
2020控制温室气体排放落实方案 一、总体要求和主要目标 (一)总体要求。坚持以科学发展为主题，以加快转变经济发展方式为主线，牢固树立绿色、低碳发展理念，统筹国际国内两个大局，把积极应对气候变化作为经济社会发展的重大战略、作为加快转变经济发展方式、调整经济结构和推进新的产业革命的重大机遇，坚持走新型工业化道路，合理控制能源消费总量，综合运用优化产业结构和能源结构、节约能源和提高能效、增加碳汇等多种手段，开展低碳试验试点，完善体制机制和政策体系，健全激励和约束机制，更多地发挥市场机制作用，加强低碳技术研发和推广应用，加快建立以低碳为特征的工业、能源、建筑、交通等产业体系和消费模式，有效控制温室气体排放，提高应对气候变化能力，促进经济社会可持续发展，为应对全球气候变化作出积极贡献。 (二)主要目标。大幅度降低单位国内生产总值二氧化碳排放，到20xx年全国单位国内生产总值二氧化碳排放比年下降17%。控制非能源活动二氧化碳排放和甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫等温室气体排放取得成效。应对气候变化政策体系、体制机制进一步完善，温室气体排放统计核算体系基本建立，碳排放交易市场逐步形成。通过低碳试验试点，形成一批各具特色的低碳省区和城市，建成一批具有典型示范意义的低碳园区和低碳社区，推广一批具有良好减排效果的低碳技术和产品，控制温室气体排放能力得到全面提升。
二、综合运用多种控制措施 (三)加快调整产业结构。抑制高耗能产业过快增长，进一步提高高耗能、高排放和产能过剩行业准入门槛，健全项目审批、核准和备案制度，严格控制新建项目。加快淘汰落后产能，完善落后产能退出机制，制定并落实重点行业“十二五”淘汰落后产能实施方案和年度计划，加大淘汰落后产能工作力度。严格落实《产业结构调整指导目录》，加快运用高新技术和先进实用技术改造提升传统产业，促进信息化和工业化深度融合。大力发展服务业和战略性新兴产业，到20xx 年服务业增加值和战略性新兴产业增加值占国内生产总值比例提高到47%和8%左右。 (四)大力推进节能降耗。完善节能法规和标准，强化节能目标责任考核，加强固定资产投资项目节能评估和审查。实施节能重点工程，加强重点用能单位节能管理，突出抓好工业、建筑、交通、公共机构等领域节能，加快节能技术开发和推广应用。健全节能市场化机制，完善能效标识、节能产品认证和节能产品政府强制采购制度，加快节能服务业发展。大力发展循环经济，加强节能能力建设。到20xx 年，形成3亿吨标准煤的节能能力，单位国内生产总值能耗比年下降16%。 (五)积极发展低碳能源。调整和优化能源结构，推进煤炭清洁利用，鼓励开发利用煤层气和天然气，在确保安全的基础上发展核电，在做好生态保护和移民安置的前提下积极发展水电，因地制宜大力发展风电、太阳能、生物质能、地热能等非化石能源。促进分布式能源系统的推广应用。到20xx年，非化石能源占一次能源消费比例达到11.4%。
温室效应产生的原因及危害 由地球温室效应引起的地球气温升高、气候变暖，已成为举世关 注的全球性环境问题。气候变暖的危机感正笼罩着全世界。不少 国家的首脑一致认为，全球气候变暖是当今世界必须解决的重大 环境问题。联合国环境规划署将1989年世界环境日的主题定为"警惕，全球变暖"。 地球温室效应是由于人类在长期生产和生活中，不断向大气层大量排放各 种各样有害气体而造成的。在这些有害气体中，最主要的是二氧化碳。此外， 还有氟、氯化碳、臭氧、甲烷、氢氧化物、氯化物等40多种微量气体。二氧化碳等有害气体不能吸收太阳短波辐射，而让太阳辐射热顺利通过大气层到达地面;而且它们能够吸收大部分地面长波辐射，而使地面辐射热无法散发到外层空间去，只好在象温室一样的、被有害气体污染的大气层里不断贮存和积累起来，从而导致地面和低层大气温度逐渐升高。这就是所谓的地球温室效应。引起温 室效应的二氧化碳等有害气体，称为温室效应气体。尽管温室效应气体以二氧 化碳为主，但是其他微量有害气体的综合作用引起的温室效应的强度却比二氧 化碳要大得多。前者约为后者的2~3倍。例如，一个氟氯化碳分子吸收的热量，相当于10万个二氧化碳分子吸收的热量。 地球温室效应的必然结果是地球气温升高、气候变暖。据预测，到2030年地球年平均气温将比现在升高1.5~4.5℃。另据预测，到21世纪中期地球年平 均温度将升高1.5~6.5℃。美国专家指出，在过去100年里，地球年平均温度 仅升高了0.3~0.7℃，但是在这100年里累计的地球年平均气温升高幅度，绝 大部分是在近25年里发生的。据报道，地球上最暖的5个年份是:1980、1981、1983、1987和1988年。显然，地球年平均气温升高速度已呈现出加快的趋势。地球气温正在悄悄升高，灾祸正在向人类逼近，而千千万万的人们却很少觉察。 需要指出的是，地球年平均气温升高几度事关重大。据考证，近1万年来 地球年平均气温变化未超过2℃。可见，若到2030年地球年平均气温升高 1.5~4.5℃，那就相当于甚至超过地球历史上成千上万年的气候变化。其变化速度之快不能不令人万分震惊。
温室气体排放及温室效应读书报告 一、全球气候变化 过去100年来，地球正在经历着一次显著的以全球变暖为主要特征的气候变化，其变化的速度与强度超出了人们的预料，成为当今影响最为深远的全球性环境问题之一，从全球平均气温和海温升高，大范围积雪和冰川融化，以及全球平均海平面上升的观测事实，可以看出地球气候系统变暖的趋势明显。 1、地表温度变化 1000年至2100年地表温度变化 世界银行在《世界发展报告2010：气候变化与发展》中给出了1000-2100年全球温度变化曲线，从中可看出工业革命之前的1000年里，全球气候基本无太大变化，但自1750年全球气温开始上升，到目前为止增幅超过1℃，在未来100年里有可能进一步上升2－5℃。近百年气候变化由自然气候波动与人类活动共同造成，而近50年的全球变暖主要是由人类活动所导致，尽管对此尚有争论，但总体上在科学界已达成共识。随着联合国政府间气候变化委员会（IPCC）关
于气候变化成因的认识逐步深化，“最近50年的气候变化由人类活动所导致”的结论可信度逐渐提高。IPCC的第三次评估报告（2001年）指出，新的、更强的证据表明，过去50年观测到的大部分增暖可能归因于人类活动（66％以上的可能性）；IPCC的第四次评估报告（2007年）也显示，人类活动很可能是气候变暖的主要原因（90％以上的可能性）。地球气候在不断变化，但地质年代的气候变化总体是缓慢的，而现代气候变化则是快速的，比地质年代的气候变化速率要快1000—10000倍，变化速度是空前的。气候变化已成为一个不争的事实，并影响到整个人类在21世纪的基本生存，且其影响还将越来越大。 2、陆地温度变化 上：1979-2005年地球地表温度（左）和卫星观测的对流层温（右）的线性趋势 下：全球平均气温及对应的线性拟和 图中的下图显示的是综合了陆地和海洋的全球平均气温变化情况。从这个图可以看到，在19世纪后半期一直到1910年代，全球表面气温有上下0.2-0.3摄
温室效应的产生与影响 赵帅在当今社会，由于科技的法以及经济的水平的提高，越来越多的工厂在带来便利的同时，也带来了很多污染，由环境污染引起的地球表面变热的现象就是温室效应 所谓温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的关注。 温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。因此，二氧化碳也被称为温室气体。人类活动和大自然还排放其他温室气体，它们是：氯氟烃、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物气体。 关于温室效应它会带来以下列几种严重恶果：
1)地球上的病虫害和传染疾病增加；由于全球气温上升北极冰层溶化,被冰封十几万年的史前致命病毒可能会重见天日,导致全球陷入疫症恐慌,人类生命受到严重威胁. 2)海平面上升；冰川和格陵兰及南极洲上的冰块溶解使海平面上升。对沿海地区会造成严重的经济损害,使鱼类资源减少，淹没城市和农田 3)气候反常，全球气候变暖，海洋风暴增多； 4)土地干旱，沙漠化面积增大。 科学家预测：如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展，到2050年全球温度将上升2－4摄氏度，南北极地冰山将大幅度融化，导致海平面大大上升，一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中，其中包括几个著名的国际大城市：纽约，上海，东京和悉尼。 我们能做什么？为减少大气中过多的二氧化碳，一方面需要人们尽量节约用电，少开汽车；地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陆地上的森林，尤其是热带雨林。所以，另一方面我们要保护好森林和海洋，比如不乱砍滥伐森林，不让海洋受到污染以保护浮游生物的生存。我们还可以通过植树造林，减少使用一次性方便木筷，节约纸张，不践踏草坪等行动来保护绿色植物，使它们多吸收二氧化碳来帮助减缓温室效应。 调查显示，各国已经就温室效应的问题展开行动。在联合国的等国际组织的带领下，各国陆续签署了有关环境保护的条约，力
农业温室气体Last revision on 21 December 2020
主要参考文献 农业温室气体CH4和N2O的产生机制、影响因素以及减排措施 1、水稻田 1、种植业
2、秸秆还田 农业源CH4 1、家畜胃肠道发酵 2、粪便管理系统 1、产生机制：产甲烷菌在厌氧条件下将土壤有机质分解成甲烷。 2、影响因素：土壤特性、灌溉、施肥、水稻品种等。 3、减排的措施：○1合理灌溉；（是最简单效果最明显的措施，间歇灌溉和烤田可以有效的降 低甲烷的排放，但增加了N2O的排放，减排效应应从两者综合增温效应 考虑。） ○2科学施肥；（推广用沼渣代替有机肥。有机肥与化肥混施。） ○3选育新品种。（选育土壤氧化层根系发达、厌氧层根系分布小、通气组织不发达的品种，有利于根际形成有氧环境，抑制产甲烷菌的活性，如杂交水稻。选 育根系较大，氧化获利较强，经济系数高，CH4排放量低的水稻品种， 如超级稻。） ○4土壤耕作方式（稻麦两熟制农田采用周年旋耕措施能有效减少甲烷的释放。） 二、秸秆还田 1、产生机制：焚烧后的秸秆灰含有一定量的有机质，为产甲烷菌提供了产甲烷基质。 2、影响因素：秸秆还田量、还田时间、还田方式等； 3、不同还田方式对甲烷排放量的影响程度：不还田处理<原位焚烧处理<均匀混施处理。 三、肠道发酵（反刍动物是最大的甲烷排放源）
1、产生机制：瘤胃中的微生物将有机质分解产生H2和含有甲基的初级发酵产物，然后在产甲 烷菌的作用下释放出甲烷和能量。 2、影响因素：动物类型、年龄、体重、饲料质量和重量等。 3、减排措施：○1秸秆青贮和氨化（提高饲料的利用效率，减少甲烷的排放。）； ○2日粮的合理搭配（日粮的粗精比，粗纤维水平过高，会使动物营养浓度低而增加采食量，增加甲烷排放，精纤维水平过高，磁疗能量以甲烷排放形式损失。）； ○3使用多功能添砖和营养添加剂（提高饲料的利用率）； ○4培育优良品种，提高家畜生产力。（育种选择饲料利用率高的奶牛；提高动物的生产性能，生产效率越高，单位产品产生的温室气体减少；提高家畜生产力，降低 养殖数目。） 四、粪便管理系统 1、产生机制：粪便中的微生物将有机物分解为H 2、CO2和有机酸，最后在微生物体内生成 甲烷。 2、影响因素：粪便甲烷产生的潜力（猪粪>牛粪、液体>固体、高温>低温）、处理方式气候 条件等。 ：○1建沼气工程回收利用CH4；（变废为利，把CH4转化为可以利用的3、减排措施 农业能源） ○2通过覆盖等改变粪便贮存方式；（粪浆贮存过程中添加覆盖物可以减少温室气体排放，如卵石，秸秆等覆盖物，其中稻草覆盖的效果最好。） ○3粪便堆肥处理； ○4改湿清粪为干清粪。（厌氧环境是产生甲烷的先决条件，减少进入厌氧环境的有机物总量，减少甲烷的排放量。）