农田土壤温室气体排放研究进展
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。
农田固碳措施对温室气体减排影响的研究进展
２２ 秸秆管理措施 ．
作 物秸秆 作为 土壤有机 质 的底 物 ， 且作 物秸 秆返 还量 与 Ｓ Ｃ含 量 呈线 性关 系 ， Ｏ 因此 作物 秸 秆是 决定 Ｓ Ｃ含量 Ｏ 的关键 因子 之一 。秸秆还 田有利 于土壤 碳汇 的增 加 ， 同时 避免秸 秆焚烧 过程 中产 生温室气 体 。因此 ， 秸秆 还 田是 一 项重要 而又 可行 的农 田碳 汇管理 措施 。秸秆 还 田 以后 ， 一 部分残 留于 土壤 中成为土 壤有机 质 的来 源 ， 一部 分将会 另 以 Ｃ ： 体 的形 式散 逸到 大气 中 ， Ｏ气 因此 ， 随着 秸秆 还 田量 的增加 Ｃ ： Ｏ 排放 也会增 加 。有 研究 表明 ， 秸秆 经过多 年分
中国人口・ 源与环境 资
２１ ０ ２年
第 １期
定、 累积与 分解过 程 影 响着 全球 碳 循 环 ， 界 环境 的变 化 外
一
部分碳 以气体 的形 式从 农 田释放人 大气 。 免耕会 导致 表层土壤容 重的增加 ， 生厌氧 环境 ， 产 减少
也强 烈 的影 响着地 上 部植 物 的 生长 与 土壤 微 生 物对 土壤 累积 碳 的分 解 。Ｌｌ 为 Ｓ Ｃ的增 加 可 以起 到改 善 土 壤 ａ认 Ｏ
响 ， 采 用保 护性 ／ 如 免耕 措施 、 广秸 秆 还 田 、 推 平衡 施 用 氮 肥、 采用 轮作 制度 和土 地 利用 方 式 等 ， 述 管理 措 施 的差 上 异 导致农 田土壤 有机碳 库 的显著差别 ， 并影 响农 田温 室气 体 排放水 平 。
均大于常规耕作； 由于 Ｎ Ｏ和 Ｃ Ｈ 的排放受多种 因素的 综合影响， 因此耕作措施对这两种温室气体排放的影响还
的主要因素， 同时还受土地利用方式 、 气候变化等多因素
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。
农业温室气体排放及减排技术研究
农业温室气体排放及减排技术研究气候变化是当前全球面临的重大环境问题之一，其中温室气体排放被认为是主要的成因之一。
而农业作为一个重要的温室气体排放来源，在实现可持续发展的过程中也面临着挑战。
本文将重点关注农业温室气体排放及减排技术的研究和应用，探讨当前存在的问题和可行的解决方案。
总体来说，农业温室气体排放主要包括甲烷、一氧化氮和二氧化碳等多种气体，其中甲烷和一氧化氮是在农业生产过程中产生的主要温室气体。
尤其是畜牧业的发展，使得甲烷排放量大幅增加，成为农业温室气体排放的主要来源之一。
针对这一问题，需要采取切实可行的减排措施，降低农业对气候的影响，保护生态环境。
首先，农业温室气体排放的主要原因是畜牧业的发展过程中产生的。
畜禽粪便中的有机物质在发酵分解过程中产生甲烷气体，并且畜禽的排泄物还会导致土壤中一氧化氮的释放。
因此，控制畜牧业的规模和管理畜禽的排泄物成为减排的重点。
采取科学的畜禽饲养和粪便处理方法，可以有效减少温室气体的排放量。
其次，农作物种植中的施肥也是导致温室气体排放的一个重要原因。
在化肥的使用过程中，会产生大量的氮氧化物，其中包括一氧化氮等温室气体。
因此，科学调整施肥量和施肥时间，选择合适的施肥方式，是减少农业温室气体排放的有效途径。
同时，应该鼓励农民推广有机农业和生态农业，减少对化肥的依赖，降低温室气体排放量。
此外，农业生产过程中的田间管理也对温室气体排放起着重要作用。
例如，水稻田的灌溉管理对甲烷的排放有直接影响。
过度淹水会导致水稻田中产生大量甲烷气体，因此科学管理水稻田的灌溉系统，减少排水时期和降低灌水深度，可以有效减少甲烷的排放。
同时，在农作物收获和处理过程中，选择合适的机械设备和技术，减少机械操作对土壤和作物的损伤，也可以降低温室气体排放。
另外，农业废弃物的利用和处理也是减少温室气体排放的关键。
农作物秸秆、畜禽粪便等废弃物的分解和堆肥过程中会产生甲烷和一氧化氮等气体，严重影响大气环境。
节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述
节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述节水灌溉是一种有效的农业灌溉方式，通过减少水的使用量来达到保护水资源、提高水资源利用效率的目的。
与传统的灌溉方式相比，节水灌溉还会带来一些额外的影响和问题，其中一个主要问题就是温室气体排放。
本文将对节水灌溉的稻田温室气体排放进行综述，以期了解其对环境和气候的影响。
稻田是温室气体的主要排放源之一。
稻田常年湿润的环境条件导致了甲烷（CH4）的大量排放。
甲烷是一种温室气体，具有比二氧化碳（CO2）更强的温室效应。
稻田中的植物残渣和有机物在缺氧条件下分解时产生甲烷。
而传统的稻田灌溉方式往往是以稻田底部的水中气缺氧状态维持稻田的湿润环境，这种灌溉方式会加剧甲烷的排放。
由于节水灌溉的灌溉水使用量较少，可以减少稻田中的水分饱和程度，从而降低甲烷的排放。
研究表明，相比传统灌溉方式，节水灌溉可以减少稻田中的甲烷排放量。
这是因为节水灌溉使稻田底部的水分饱和程度降低，从而减少了甲烷的产生速率。
节水灌溉也会导致稻田土壤中氮素的浓度降低，进而减少与甲烷产生相关的微生物活性，也有助于减少甲烷的排放。
稻田温室气体排放研究还需进一步探索其他温室气体排放问题，如二氧化氮（N2O）等。
二氧化氮是另一种重要的温室气体，其排放量与稻田中的施氮量和氮循环过程密切相关。
节水灌溉可能会改变稻田中氮素的转化和释放过程，从而对二氧化氮排放产生影响。
未来的研究还需要将节水灌溉与二氧化氮排放之间的关系进行深入研究。
节水灌溉是一种有效的农业灌溉方式，但其对稻田温室气体排放也会产生一定的影响。
节水灌溉可以减少稻田中的甲烷排放，但在特定环境条件下，也可能增加甲烷的排放。
节水灌溉还可能对稻田中的二氧化氮排放产生影响。
在实际应用中，需要根据具体情况综合考虑各种因素，寻求最合适的稻田节水灌溉策略。
未来的研究也需要进一步探索节水灌溉与稻田温室气体排放的关系，以更好地理解其对环境和气候的影响。
节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述
节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述【摘要】稻田温室气体排放对环境造成了严重影响，而节水灌溉技术被认为是减少稻田温室气体排放的有效手段。
本文对节水灌溉技术在稻田温室气体排放中的作用进行了综述。
首先介绍了节水灌溉技术对稻田温室气体排放的影响，包括减少水稻生长过程中的甲烷排放。
其次总结了目前稻田温室气体排放的研究现状，分析了温室气体排放与节水灌溉的关联性。
接着探讨了节水灌溉对减少温室气体排放的作用，并提出了节水灌溉在减少稻田温室气体排放方面的挑战。
结论指出节水灌溉在减少稻田温室气体排放中具有重要作用，但仍需进一步研究和完善。
本文旨在为相关研究提供参考和指导，促进节水灌溉在减少稻田温室气体排放方面的应用和发展。
【关键词】节水灌溉、稻田、温室气体排放、研究、综述1. 引言1.1 节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述节水灌溉技术可以有效降低水稻的田间水耗，减少氮肥和农药的使用量，从而降低温室气体的排放。
一些研究表明，采用节水灌溉技术后，稻田中温室气体排放量显著减少，特别是甲烷和一氧化二氮排放量明显下降。
也有研究指出，节水灌溉可能会导致土壤中氧气含量降低，从而促进氟气和氧化亚氮等温室气体的释放。
综合现有研究成果来看，节水灌溉技术对于减少稻田温室气体排放具有一定的积极作用，但其具体影响需要进一步深入研究。
未来的研究应该更加注重节水灌溉与温室气体排放的关联性分析，探讨节水灌溉在减少温室气体排放方面的潜力和挑战，为农业生产的可持续发展提供更多有价值的信息。
2. 正文2.1 节水灌溉技术的影响节水灌溉技术是指通过科学合理的水资源管理和灌溉技术手段，实现农田灌溉用水的有效利用，减少浪费和提高灌溉效率。
节水灌溉技术在稻田生产中的应用对减少温室气体排放具有重要影响。
节水灌溉技术可以减少农田水氮排放。
传统的灌溉方式往往造成农田中氮素的流失，导致氮气体排放增加。
而节水灌溉技术能够减少灌溉水的使用量，降低了农田中的氮素流失，从而减少了氮气体的排放。
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
农田系统氨挥发与温室气体排放研究进展
１２ Ｎ 的挥发损 失 ． ２
１ 氮肥 的气态损 失形式
１ １ ＮＨ 的挥 发损 失 ． ３ １ＩＩ 植 物氨 挥发 ．．
Ｎ 作为氨挥发的气体之一 ， ２ 也有很多科学家对
其进行了不同的试验研究。 其中， ａｃｋ 和Ｖ ｒｅ Ｖ ｎｅｏ ａｎｒ
研究发现 ， 小麦 出苗后１ ～１ｄ 叶片通过发生Ｖ ｎ ０ ２， ａ
尿素在变质岩土壤上发生氨挥发作用 的激发起 始 值， 即当土壤ｐ 上升至此值时 ， Ｈ 氨挥发损失量会极 显著增加。因此 ， 土壤ｐ 值的高低对农 田氨挥发 的 Ｈ
潜力有重要影响【】 Ｈ。
２ ４ 施肥 技术 ．
铵态 氮浓度的测定 ，得 出植物体无Ｎ Ｏ ２ 释放 的结
论。所 以 ， 要确证植物体是否释放Ｎ Ｏ， ２ 还需要不
土壤 中Ｎ Ｏ ２ 的产生主要是在微生物参与下通过 硝化 和反 硝化作用 进行 。硝化过程是在通气条件 下， 亚硝化和硝化微生物将铵盐转化为硝酸盐的过 程 ；反硝化过程则是在缺氧条件下 ，由反硝化细菌
降低稻 田甲烷排放３ ％以上 的结论。因此 ， ０ 通过控 制土壤水分可以有效的减少温室气体排放。
４ ３ 施 肥管 理对 温室 气体排 放 的影响 ．
机物 、根系分泌物 、作物残茬 、死亡的土壤动物、 土壤中有机肥等有机物逐步降解为有机酸、 ｃ ２ 醇、 ｏ 等小分子化合 物 ，然后 ，产 甲烷菌再将其转化 为
２１ ０ １年 第 ２ ５卷 第 ４期
作 物 研 究
６１ ２
农 田系统氨挥发与温室气体排放研究进展
时亚 文 ，李宙 炜 ，阳 剑 ，唐启 源
（ 湖南农业大学农学 院，长沙 ４ ０ ２ ） １１８ 摘 要 ：通过对 国内外有关农 田系统 氨挥发与温室气， 排放的机理及其影 响因子等进行综述 ，发现已有研究对植 奉