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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。
农业发展对环境的影响
农业是人类社会的重要产业，但其发展往往伴随着各种环境问题。
本文将探讨农业发展对环境的主要影响。
1. 土壤污染：农业生产过程中使用的化肥和农药会渗入土壤，造成土壤污染。
这种污染可能导致土壤质量下降，影响农作物的生长和产量。
此外，过度使用化肥和农药还可能对水体造成污染。
2. 水资源消耗：农业对水资源的需求量巨大。
灌溉系统的建设和农作物的浇灌会大量消耗水资源。
在一些地区，农业灌溉可能导致地下水位下降，甚至引发水资源紧缺的问题。
3. 水体污染：农业活动中使用的化肥和农药可能通过径流进入水体，造成水体污染。
这种污染会对水生生物造成危害，并可能进一步影响水生态系统的平衡。
4. 温室气体排放：农业生产过程中的某些活动，如田间灌溉和牲畜饲养，会产生温室气体，如甲烷和二氧化碳。
这些气体的排放对气候变化有重要影响。
为减少农业对环境的不良影响，我们可以采取以下措施：
1. 推广绿色农业：鼓励农业生产过程中使用环保的肥料和农药，减少对土壤和水体的污染。
2. 水资源管理：合理规划农业用水，提高灌溉效率，减少对水
资源的消耗。
3. 环境监测与治理：加强农业活动对环境的监测和管理，及时
发现和解决潜在的环境问题。
4. 温室气体减排：采用科学合理的养殖和种植方式，减少温室
气体排放量。
综上所述，农业发展对环境的影响是不可忽视的。
我们需要采
取措施来减少农业对环境的不良影响，保护生态环境的可持续发展。
鸟粪对土壤呼气温室气体排放的影响温室气体排放是全球关注的环境问题之一，其对气候变化和大气质量产生重大影响。
土壤是温室气体排放的重要来源之一，而鸟粪作为一种常见的有机肥料，在土壤中的作用复杂多样。
本文将重点探讨鸟粪对土壤呼气温室气体排放的影响，并从不同角度分析其机制。
一、鸟粪中的有机物质对土壤呼气温室气体排放的影响鸟粪中的有机物质是影响土壤呼气温室气体排放的关键因素之一。
有机物质的分解过程会释放出二氧化碳（CO2），这是一种主要的温室气体。
鸟粪中的有机物质经过微生物分解作用，会释放出大量的CO2。
此外，有机物质的分解还会产生甲烷（CH4），这是另一种重要的温室气体。
因此，鸟粪的施用可能会增加土壤呼气中CO2和CH4的含量，进而增加温室气体的排放量。
二、鸟粪中的养分对土壤呼气温室气体排放的影响鸟粪中含有丰富的养分，如氮、磷和钾等。
这些养分在土壤中被微生物分解和转化为溶解性养分，然后通过土壤呼气释放到大气中。
其中，氮的转化过程中会产生一氧化二氮（N2O），这是一种极为强效的温室气体。
因此，鸟粪中养分的施用可能会增加土壤呼气中N2O的含量，从而提高温室气体的排放量。
三、鸟粪对土壤微生物活性的影响及其对温室气体排放的间接影响鸟粪的施用可以增加土壤中的有机碳含量，这对土壤微生物的生长和活性具有促进作用。
土壤微生物对有机碳的分解和转化是土壤呼气温室气体排放的重要驱动力。
更多的有机碳可使土壤微生物更活跃，从而加快了温室气体的释放速度。
此外，鸟粪中含有丰富的微生物群落，它们在土壤中的活动还会产生一系列的代谢产物，如酸类和氨等。
这些代谢产物可能会影响土壤中其他微生物的生长和代谢，进而影响温室气体的排放。
四、鸟粪施用的管理措施对土壤呼气温室气体排放的调控合理管理鸟粪的施用有助于减少土壤呼气温室气体的排放。
首先，合理控制鸟粪的施用量可以减少温室气体的释放。
通过科学测算土壤中的有机碳含量以及鸟粪中养分的含量，可以确定最佳的施用量，避免过量施用造成的温室气体排放增加。
农业对环境的影响与可持续农业的发展随着人口的增长和社会的发展，农业作为人类生存和发展的基础产业，对环境的影响也逐渐凸显。
农业活动直接或间接地导致土壤、水源和空气污染，对生态系统产生负面影响。
为了解决这些问题并确保农业的可持续发展，可持续农业理念应运而生。
一、农业对环境的影响1. 土壤污染：农业使用化肥和农药，过度施肥和错误使用农药会导致土壤污染。
这些化学物质渗入到土壤中，损害土壤质量，降低农田的肥力。
同时，农业排放的废水和农畜禽粪便的过度施用也会导致土壤污染。
2. 水资源污染：农业活动需要大量的水资源，农田灌溉、养殖业的废水排放和农药化肥的渗入都会导致水资源的污染。
这不仅影响水质，还可能对生态系统造成破坏，威胁人类的健康。
3. 温室气体排放：农业是温室气体的重要排放源之一。
农业生产过程中产生的甲烷和氧化亚氮等温室气体，占总量的相当部分。
这些温室气体加速了气候变化，导致全球变暖和极端天气事件增加。
二、可持续农业的发展为了减缓农业对环境的不利影响，可持续农业的概念崭露头角。
可持续农业旨在实现农业生产与环境保护、社会经济协调发展的目标，追求可持续农业的方式如下：1. 有机农业：有机农业是可持续农业的一种重要形式。
它避免使用化肥和农药，采用自然肥料和有机控制方法来保护土壤和水质。
有机农业注重自然生态系统的平衡和土壤的健康，增强了农产品的品质和安全性。
2. 水资源可持续利用：在农田灌溉中，可持续利用水资源是至关重要的。
合理规划和管理灌溉系统，使用节水技术，减少水资源的浪费和污染，提高水资源的利用效率。
3. 温室气体减排：为了减少温室气体的排放，可持续农业提倡减少动物的数量和粪便的排放，通过改进农作物的种植方式和调整化肥的使用量来降低温室气体排放。
4. 生态系统保护：保护农田周边的生态系统对可持续农业的发展至关重要。
通过建立生态廊道、采用轮作和间作等方式，增加生物多样性，促进生态系统的恢复和保护。
三、可持续农业的挑战尽管可持续农业的发展前景广阔，但面临一些挑战。
农用化肥与农田温室气体排放的关系研究农业是人类社会的重要组成部分，而农用化肥是现代农业生产中必不可少的一种物质。
然而，随着化肥的广泛使用，农田温室气体排放问题也日益凸显。
本文将探讨农用化肥与农田温室气体排放的关系，以及如何减少农业对气候的影响。
首先，需要了解什么是温室气体。
温室气体是指能够吸收并辐射地球表面辐射能量的气体，包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等。
这些气体存在于大气中，会形成一种保温效应，使得地球表面温度升高。
而农业是温室气体排放的重要来源之一，其中又以化肥使用为主要因素。
化肥中含有大量的氮、磷、钾等元素，这些元素在土壤中会被微生物分解产生气体，其中包括甲烷和氧化亚氮等温室气体。
此外，在施肥过程中也会有部分氮肥转化为硝酸盐，进而被淋洗到地下水或者流失到地表水中，这些硝酸盐在水中会进一步转化为氧化亚氮等温室气体。
因此，农用化肥的使用不仅会导致土壤质量下降，还会对环境产生负面影响。
那么如何减少农业对气候的影响呢？首先，可以通过优化施肥方式来减少化肥的使用量。
例如，可以采用精准施肥技术，根据不同作物和土壤类型精确施肥，避免浪费和过量施肥。
其次，可以采用有机肥替代化肥。
有机肥不仅可以提高土壤质量，还可以减少温室气体排放。
此外，在农业生产过程中还可以采用旋耕、轮作等措施，促进土壤健康发展。
除了农业本身的措施外，政府和社会也可以采取一些措施来减少农业对气候的影响。
例如，政府可以出台相关政策和法规，限制化肥使用量和污染排放。
社会可以加强环保意识教育和宣传，引导人们更加注重环境保护和可持续发展。
总之，农用化肥与农田温室气体排放之间存在着密切的联系。
为了减少农业对气候的影响，需要从多个方面入手，包括优化施肥方式、采用有机肥、加强土壤管理等。
政府和社会也应该加强监管和宣传，共同推动农业可持续发展。
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。
水稻田甲烷排放影响因素分析一、水稻田甲烷排放概述水稻田作为重要的农业生态系统，在全球碳循环中扮演着关键角色。
其中，甲烷（CH4）作为一种强效温室气体，其排放对气候变化具有显著影响。
水稻田的甲烷排放主要来源于水稻根部的微生物活动，这些微生物在缺氧条件下将有机物质转化为甲烷。
本文将深入探讨影响水稻田甲烷排放的多种因素，以及如何通过管理措施减少其排放。
1.1 水稻田甲烷排放的基本原理水稻田的甲烷排放是一个复杂的生物地球化学过程。
在水稻田中，水稻通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，同时，土壤中的微生物在厌氧条件下将有机物质转化为甲烷。
这些甲烷随后通过水稻的气孔或直接从土壤表面释放到大气中。
1.2 水稻田甲烷排放的影响甲烷作为一种温室气体，其全球增温潜能是二氧化碳的25倍。
因此，水稻田的甲烷排放对全球气候变化具有重要影响。
此外，甲烷排放还与农业生产力、土壤肥力和农业生态系统的健康密切相关。
二、影响水稻田甲烷排放的主要因素2.1 土壤条件土壤是影响水稻田甲烷排放的关键因素之一。
土壤的质地、有机质含量、pH值和水分状况都会影响微生物的活动，进而影响甲烷的产生和排放。
2.2 水稻种植管理水稻的种植方式，包括种植密度、品种选择和灌溉管理，都会对甲烷排放产生影响。
例如，不同的水稻品种可能具有不同的根系结构和代谢活性，从而影响甲烷的产生。
2.3 肥料使用肥料的使用，尤其是氮肥，对水稻田甲烷排放有显著影响。
过量的氮肥使用可能导致土壤中氮的积累，进而影响微生物的代谢途径和甲烷的产生。
2.4 气候条件气候条件，包括温度、降水和光照，都会影响水稻田的甲烷排放。
温度的升高通常会导致微生物活性增强，从而增加甲烷的产生。
2.5 农业活动农业活动，如耕作、施肥和收割，都会对土壤结构和微生物群落产生影响，进而影响甲烷的排放。
三、减少水稻田甲烷排放的管理措施3.1 优化灌溉管理合理的灌溉管理可以减少水稻田的甲烷排放。
例如，采用间歇性灌溉而非持续淹水可以降低土壤的厌氧条件，从而减少甲烷的产生。
农业生产对气候变化的影响农业生产对气候变化的影响气候变化是当今全球面临的最重要问题之一，而农业生产在这一问题中起着重要的作用。
本文将探讨农业生产对气候变化的影响及其应对措施。
一、温室气体排放农业生产过程中，温室气体的排放是主要问题之一。
首先，农业活动会产生大量的甲烷气体，其中包括牲畜消化系统产生的甲烷、稻田农业的甲烷排放等。
其次，农业生产过程中使用的氮肥也会释放出一氧化氮，这是一种强效温室气体。
此外，农村生物质的燃烧也会导致二氧化碳的排放。
针对这些问题，农业生产者可以采取一系列措施来减少温室气体的排放。
首先，通过改变饲料种类和饲养方式，可以减少牲畜产生的甲烷气体。
其次，优化农业生产管理，减少氮肥的使用，可降低一氧化氮的排放。
此外，在农村生物质利用过程中，采用先进的燃烧技术，可以减少二氧化碳排放。
二、土壤质量和水资源农业生产对土壤质量和水资源的影响也不可忽视。
农业活动中常常使用大量的化肥和农药，这些化学物质会对土壤和水质产生负面影响。
例如，过量使用化肥会导致土壤酸化、养分失衡，进而影响作物生长和土壤的肥力。
而农药的使用则可能造成水体污染，危害生态环境。
针对这些问题，农业生产者可以采取可持续的农业实践，如有机农业和生态农业。
有机农业通过避免或减少化肥和农药的使用，使土壤质量得到保护和改善。
生态农业注重生态系统的平衡和农业系统的多样性，通过合理的种植轮作和生物防治来提高农作物产量，并减少对水资源的需求。
三、森林破坏和生物多样性农业生产也对森林和生物多样性的保护产生一定影响。
大规模农业活动可能导致森林破坏和土地退化，进而减少了森林的吸碳能力。
此外，森林的破坏也会导致许多濒危动植物失去栖息地，进一步加剧生物多样性的衰退。
为了减少对森林和生物多样性的影响，农业生产者可以采取可持续的土地管理措施。
例如，适当的农田轮作和间作可以减少对土壤的侵蚀，并有利于土壤水分的保持。
此外，避免破坏敏感生态区，保护和修复退化土地，也是重要的措施之一。
不同耕作措施下旱作农田温室气体排放特征及影响因子摘要：温室气体的排放是导致全球气候变化的重要原因之一。
旱作农田作为农业系统中的重要组成部分，其耕作措施对于温室气体的排放具有重要影响。
本文通过对不同耕作措施下旱作农田温室气体排放特征及其影响因子进行探究，旨在为缩减农田温室气体排放提供科学依据。
一、引言近年来，全球气候变化引发了人们的广泛关注。
温室气体的排放是导致全球气候变化的主要原因之一。
农业作为重要的温室气体排放源之一，其中旱作农田的作物生长和农业生产过程对温室气体的排放具有重要影响。
因此，探究旱作农田温室气体排放特征及其影响因子对于全球气候变化的减缓具有重要意义。
二、旱作农田温室气体排放特征（一）甲烷（CH4）排放特征甲烷是一种重要的温室气体，对于全球气候变化具有重要影响。
旱作农田中，水田和旱田是甲烷排放的主要来源。
水田通过稻田微生物的甲烷发酵产生甲烷，而旱田则主要通过土壤微生物的甲烷发酵产生甲烷。
探究发现，在相同的农田区域，旱田的甲烷排放量要明显低于水田。
这是因为旱田中缺乏水分，微生物甲烷发酵的条件较差。
（二）二氧化碳（CO2）排放特征二氧化碳是最主要的温室气体之一，其排放主要来自于植物的呼吸作用和有机物的分解过程。
旱作农田中，农作物的生长和死亡、残茬的回收利用等过程都会产生二氧化碳。
探究发现，不同农作物的二氧化碳排放量存在差异，一般而言，粮食作物的二氧化碳排放较高，而绿肥作物则较低。
此外，土壤有机质的矿化也是二氧化碳排放的重要过程之一。
（三）一氧化氮（N2O）排放特征一氧化氮是一种重要的温室气体，其排放与氮肥施用和土壤微生物的活动密切相关。
在旱作农田中，氮肥的施用是主要的一氧化氮排放来源。
探究发现，氮肥的施用量越大，一氧化氮的排放量就越高。
此外，土壤中的硝化和反硝化等微生物过程也是一氧化氮排放的重要因素。
三、旱作农田温室气体排放影响因子（一）气候因素气候因素是影响旱作农田温室气体排放的重要因素之一。
伊 第８卷第１期 ２ ０ ０ ０年３月 生态农业研究
Ｅｃｏ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｖ。１．８
Ｍａｒｃｈ． Ｎｏ．１
２０ ０ ０
农业微环境对土壤温室气体排放的影响＊ 齐玉春董云社 章 申 （中国科学院地理研究所北京１００１Ｏ１）
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摘 要 二氧化碳（ＣＯ。）、氧化亚氮（Ｎ ｚｏ）、甲烷（ｃ｝Ｉ‘）等气体排放量的增加所｝ｌ起的温室效应是 全球变暖的主要慢动固素 同时各种温室气体的产生和掉效量也同样受其所处环境状况的影响与 反馈作用。研究各环境要素对土壤温室气体掉放的主要影响机制是调节气候变化与温室气体掉放 循环反馈过程的关键环节，对减步温室气体掉放、减缳垒球变暖趋势具有较强的现实意义。阐逮了 土壤排故Ｎ。０、ＣＨ 对环境田素的影响．并提出温室气体碱掉措施。 关键词士堇 垂童 苎茎茎、毫些进 境 精 ｝携；色
ｌｎｆｌａｅｎｃｅ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａ￣ｅｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｅｌｌ、 Ｑｉ Ｙｕｃｈｕｎ，Ｄｏｎｇ Ｙｕｎｓｈｅ，Ｚｈａｎｇ Ｓｈｅｎ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ，ＣＡＳ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１０１），ＥＡＲ， ２０００，８（１）：４５～４８ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｗａｒｍｉｎｇ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ｉｓ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ，ｎｉｔｒｏｕｓ ｏｘ— ｉｄｅ ａｎｄ ｍｅｔｈａｎｅ’ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｌｕｘ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｍｐｅｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ、Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａｓｅｓ（ＧＨＧ）ａｒｅ ａｌｓｏ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ・ｓｏ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ｌｈｅ ｋｅｙ ｌｉｎｋ ｏｆ ｋｅｅｐｉｎｇ ａｂｒｅａｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔ￣ｚｅｅｎ ｔｈｅ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ＧＨＧ ｅｍｉｓｓｉｏｎ．Ｉｔ ｉｓ ｏｆ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅａｌｉｓｔｉｃ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＧＨＧ ａｎｄ ｓｌｏｗｉｎｇ ｄｏｗｎ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｗａｒｍｉｎｇ ｐａｃｅ、ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｗｅ ｗｉｌｌ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｈａｔ ｃｏｕｌｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｒｅｔａｒｄ ｔｈｅ ＧＦＩＧ ｅｍｉｓｓｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｓｏｉｌ，Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ， ｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ
氧化亚氮（Ｎ Ｏ）与甲烷（ＣＨ。）都是重要的温室气体。Ｎ。Ｏ增温潜势大，滞留大气时间长＋ 通过在平流层参与化学反应间接破坏臭氧层，使人类健康受到威胁。目前大气中Ｎ Ｏ的浓度 已由工业革命前的０．２８８／￣ｍｏ１．／ｍｏｌ上升到０．３１０ｖｍｏｌ／ｍｏｌ，并以０．２５ 的年速率增长，在过 去１００年中Ｎ Ｏ对温室效应的贡献约为５ ，Ｎ。Ｏ在大气中的浓度和年增长率低于ＣＯ。，但其 潜在增暖作用却为ＣＯ：的１９０￣２７０倍，Ｎ。Ｏ在大气中存留时间较长（平均寿命为１５０年）［１］， 对其排放进行调控具有长远的影响；ＣＨ 是重要的化学活性气体，在大气中参与许多光化学反 应，全球大气ＣＨ。平均浓度已从产业革命前的０．６～０．８ｇｍｏｌ／ｍｏｌ增加到１９９０年的 １．７２￣ｍｏｌｔｍｏｌ，且目前仍以每年０．９ 的年增长率递增。在过去１００年中ＣＨ 对全球温室效
－国家自然科学基金项目（４９６７１００４）和中国科学院地理研究所’ｇ８青年基金资助项目 收稿日期；１９９９－０８－１６改回日期：１９．９９—０９ ２０ ４６ 生态农业研究 第８卷 应的贡献约为１８ ．仅次于ｃＯ。，但相对增温潜力却为ＣＯ。的２１～３ｏ倍，ＣＨ 在大气中的平 均寿命为８－－１２年．与Ｎ ｏ相比，ＣＨ 在大气中存留时间较短，因此对其进行调控见效较快。 １影响Ｎ：０与ＣＩｔ 排放的农业微环境因素 土壤温度、水分、氧化还原电位、ｐＨ值、肥料状况及光照等环境因素对Ｎ。Ｏ与ＣＨ。的排 放均有影响。土壤温度是影响土壤ＣＨ 及Ｎ Ｏ排放量的主要因子之一。Ｈｏｌｚａｐｆｅｌ—Ｐｓｃｈｏｒｎ Ａ． 等 对水稻田ＣＨ 排放量的研究表明，ＣＨ 排放速率的目变化与０－－１０ｃｍ土壤表层温度日变 化较一致。土壤温度主要通过土壤微生物对ＣＨ 排放量产生影响，在一定温度范围内ＣＨ 细 菌的代谢能力随温度的上升而增强。当温度从２０Ｃ增至３５℃时ＣＨ 排放量增加１倍。同时温 度在一定条件下还影响ＣＨ 的氧化，王明星等研究口 ＣＨ。氧化率与温度呈正相关关系。Ｎ。Ｏ 排敢是温度、Ｏ。和反应底物及传输过程交互作用的结果。土壤温度对Ｎ Ｏ产生的生物学过程 有十分重要的影响。据研究，１ ５～３５℃为硝化作用微生物活动的适宜温度范围，＜５℃或￣４０＂Ｃ 均抑制硝化作用发生．反硝化微生物所要求的适宜温度为５～７５℃。郑循华等（１９９７）对稻麦轮 作系统Ｎ。Ｏ排放通量的研究结果表明，Ｎ Ｏ排放通量发生频率随５ｃｒｎ表层土壤目均温度变 化呈正态分布，６７ 的Ｎ Ｏ排放量均集中于１ ５～２５℃范围，＞２５℃和＜１５℃时的排放量仅分 别占１７ 和１６ ，温度变化使Ｎ Ｏ的排放具有较明显的日变化与季节变化。 土壤水分主要通过改变土壤的氧化还原电位（Ｅｈ）、Ｏ 供给情况、土壤中微生物活性及土、 壤中气体向大气扩散速率等来影响Ｎ。Ｏ和ＣＨ 的产生与排放。由于ＣＨ 产生要求厌氧环境， 且要求氧化还原电位≤一３００ｍＶ．故土壤常年淹水可导致稻田排放大量的ＣＨ ，而冬季排水种 植旱作物则使稻田土壤的氧化还原电位升高，使ＣＨ。排放量大幅度下降０］。此外Ｎｉｇｅｌ Ｔ． Ｒｏｕｌｅｔ等 对泥炭土地区的研究表明，地下水位降低会降低近地面层的ＣＨ 产生量，增加地 下水与泥炭土表面问的ＣＨ 氧化层厚度，囤此土壤水分细微变化都会明显改变ＣＨ 排放量。 土壤ＮｚＯ的主要产生机制、产生量及其排放过程都受到土壤水分的强烈影响，研究表明，最大 Ｎ。Ｏ排放一般发生在土壤湿度为９Ｏ ～１００ 田问持水量或７７ ～８６ 饱和含水量ｕ］。封克 等 研究表明．土壤含水量为饱和含水量的４５ ～７５ 时硝化作用和反硝化作用共同作用产 生较多的Ｎ Ｏ。土壤处于饱和含水量以下时Ｎ Ｏ排放量随土壤水分的增加而增加，而在饱和 含水量以上时Ｎ Ｏ的排放逐渐减弱，因此高水分含量条件下Ｎ Ｏ的产生并非与土壤含水量 成正比。土壤的干湿交替也会促进Ｎ Ｏ的生成与排放，土壤的干湿交替使硝化作用和反硝化 作用交替成为Ｎ：Ｏ的主要产生机制，同时土壤的干湿交替还能抑制反硝化过程中的探度还 原，使Ｎ ｏ的产生量增大“ 此外土壤含水量通过对硝化、反硝化细菌酶活性的影响而对Ｎ Ｏ 的生成量产生影响。据侯爱新等（１９９７）对水稻田水分含量变化的研究表明，土壤含水量较高的 淹水期淹水造成的厌氧环境可抑制硝化细菌的ＮＨ＋单氧化酶活性，而落干期由于可得性Ｏ 增多，硝化细菌酶活性抑制被解除。另一方面土壤含水量还将对Ｎ Ｏ的排放过程产生影响。 土壤氧化还原电位（Ｅｈ）和土壤ｐＨ值控制着ＣＨ 形成的微生物过程。Ｗａｎｇ Ｚ．Ｐ．等［”研 究证明，当土壤氧化还原电位为一１５０－－一１６０ｍＶ时土壤中ＣＨ 开始产生，但此时ＣＨ。排放 量极少，当氧化还原电位为１ ５０～一２３０ｍＶ时ＣＨ。产生速率与氧化还原电位呈负指数关系， 当氧化还原电位为一２３０ｍＶ，ｐＨ值为６．ｇ～７，ｌ时ＣＨ 的产生量达到最大。当ｐＨ值＜５．７５或 ＞８．７５时 ＣＨ 产生几乎完全受到控制。土壤ｐＨ值作为一个重要的土壤化学参数对Ｎ：ｏ生 第１期 齐玉春等：农业微环境对土壤温室气体排放的影响 ４７ 成的相关化学反应起着一定促进或抑制作用。据研究，反硝化速率的最佳ｐＨ值范围为７．０～ ８．０。土壤ｐＨ值可调节反硝化过程中Ｎ。Ｏ的还原速率，影响反应产物中Ｎ Ｏ／Ｎ 的比例叫。模 拟试验表明，在ｐＨ值为４的有氧条件下，Ｎ Ｏ产生量达ｐＨ值为６时的４～６倍左右，在ｐＨ 值７～１０范围内Ｎ。Ｏ排放随ｐＨ值下降呈递增趋势。 施用肥料对土壤中Ｎ Ｏ、ＣＨ．的排放与吸收均产生较大影响。不同种类肥料、施肥方式和 施肥量，不同肥料利用率及施肥与其他环境条件配合不同对Ｎ Ｏ、ＣＨ 排放和吸收的影响显 著不同。化学Ｎ肥旋用可减少土壤ＣＨ．的排放量与吸收量，而有机肥施用对原有机质含量低 的土壤可大幅增加ＣＨ。的排放量。试验表明，施用硝态氮肥和硫酸盐肥料均抑制淹水土壤中 ＣＨ 的生成与排放，施用腐熟度较高的沼渣、氯化钾、包被复台肥及氧化硅粉等均对ＣＨ。的排 放有一定抑制作用。由于旋肥方式的不同，各种肥料对ＣＨ 排放量的影响明显不同。据Ｓｃｈｕｔｚ Ｈ．等 研究，浅施或表施尿素可增加１９ 的ＣＨ．排放量，而深施尿素则降低Ｎ Ｏ释放量的 ４Ｏ 左右。有机肥和化学Ｎ肥对Ｎ。Ｏ排放量的影响不同，有研究表明，化肥处理比有机肥处理 Ｎ Ｏ的排放量更大，但也有相反的结论，因此关于有机肥与化肥处理对Ｎ Ｏ排放量的影响大 小有待于进一步研究。常用普通碳酸氢铵、尿素、长效碳酸氢铵３种化学Ｎ肥中长效碳酸氢铵 与其他２种肥料相比，可明显延后Ｎ Ｏ释放高峰期出现的时间，且大多数情况下可显著减少 其释放量，但长效碳酸氢铵减少Ｎ ０释放的效果随土壤含水量的增加而减少，因此要注意施 肥与灌溉水的配合。另有研究表明，施长效碳酸氢铵和缓释尿素后，Ｎ。０排放高峰的出现分别 落后于施尿素高峰３０ｄ和施碳酸氢铵高峰５０ｄ，说明这２种长效肥料能有效控制土壤中Ｎ的 快速转化，即硝化和反硝化进程避免了土壤中Ｎ的过多淋溶及气态Ｎ损失，明显减少了Ｎ Ｏ 的排放 Ｎ Ｏ的产生量与Ｎ肥施用量问存在一定的相关关系，Ｎ肥有效利用率的提高可减少 Ｎ Ｏ排放。 土壤质地、渗透率、动态水含量、土壤孔隙度、土壤紧实度、有机质含量、微生物种群密度、 土壤温度等参数均从产生、传输等各个过程影响ＣＨ 及Ｎ。Ｏ的排放量。Ｈａｎｓｅｎ Ｓ．等口 研究土 壤紧实度对土壤ＣＨ 源、汇强度的影响结果表明，试验区内土壤经４ｔ重的拖拉机压实后，该土 壤对ＣＨ。的吸收量比压实前降低了５２ ，并发现施硝酸铵肥的压实土壤空气中Ｎ Ｏ的浓度 比其他处理高７倍多。但土壤压实对土壤中Ｎ Ｏ向大气的排放起到一定阻隔作用，使其排放 通量降低。一些研究结果表明，植物根系对反硝化作用的影响限于孔隙度低的条件下，当孔隙 度＜ＩＺ％时根系中Ｏ 耗竭将使反硝化作用增强。此外Ｙａｇｉ等（１９９０）试验研究泥炭土、潜育 土、火山炭土３种土壤类型对ＣＨ 排放量的影响结果表明，稻田ＣＨ 排放量的大小顺序为泥 炭土稻田＞潜育土稻田＞火山炭土稻田，这可能与不同土壤中易矿化碳的古量及土壤性能有 关。土壤中有机质的含量对Ｎ Ｏ产生过程中的硝化与反硝化作用均存在较为重要的影响。土 壤有机质的矿化产物为反硝化过程提供了反应底物，且有机质本身为参与这一过程的微生物 提供了能源。有机质本身是一种呼吸基质，可引起０ 胁迫 一般土壤微生物适宜的有机质Ｃ／Ｎ 比为２５～３０：１，Ｃ／Ｎ比在此范围内微生物活性强，Ｎ可被矿化并产生Ｎ Ｏ，促进土壤Ｎ Ｏ的 排放。 陈冠雄等对大豆植株进行了光照影响的田间试验和室内模拟试验研究，发现Ｎ Ｏ通量在 较弱光照条件下较高，在完全黑暗和较强光照条件下较低，甚至吸收大气中的Ｎ Ｏ。杨思河等 对木本植物（抄松、赤扬、落叶松等）的研究也证宴了这一点。Ｋｉｎｇ等在室内模拟实验发现，
