农业微环境对土壤温室气体排放的影响

二氧化碳（ＣＯ２）、氧化氮（Ｎ２Ｏ）、甲烷（ＣＨ４）等气体排放量的增加所引进的温室效应是全球变暖的主要促动因素。同时各种温室气体的产生和排放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排放的主要影响机制是调节气候变化与温室气体排放循环反馈过程的关键环节,对减少温室气体排放、减缓全球变暖真挚具有较强的现实意义。阐述了土壤排放Ｎ２０、ＣＨ４对环境因素的影响,并提出温室气体减排措     

华北平原农田温室气体排放与减排综述

华北平原作为典型的冬小麦-夏玉米轮作高水肥精细管理农田,高水高肥管理下其碳排放量高于秸秆还田的固碳量,其生态系统正在以每年77 g(C)×m~(-2)·a~(-1)的速度损失碳。华北平原农田400 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)的过高氮素投入是造成其碳排放增加的主要原因,其土壤N2O排放强度在氮肥施入量为136 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)时最低,且在施氮量为317 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)时可获得最高作物产量。华北平原土壤中温室气体的产生和消耗主要发生在0~90 cm土壤剖面内,90 cm土层主要作为土壤包气带中的缓冲层而存在。当前降低华北平原农田温室气体排放除了合理施肥和灌溉,还需要改变固有的农作制度,实行减免耕等保护性措施,并将减排和固碳同步进行。对华北平原温室气体净排放研究,今后需在以下几个方面加强:1)在地-气之间加强冠层尺度温室气体的原位连续在线监测研究,并将稳定性同位素技术应用到此研究中以达到追踪其来源和比例构成的目的。2)在土壤包气带中,利用稳定性同位素技术探索土壤空气中温室气体的来源比例,探索剖面土壤温室气体产生和消耗对土壤-大气界面温室气体排放的响应机制。3)将模型研究应用于土壤-大气连续体温室气体排放研究。     

施肥对农田温室气体排放的影响研究

肥料的类型、施用量、施肥方式以及施肥时间都会影响农田温室气体的排放。以国内外相关文献为基础,综述了施肥对农田温室气体排放影响的研究进展,提出合理的减排施肥措施。     

中国畜牧业温室气体排放的脱钩与预测分析

面对日益严峻的温室气体排放形势,中国做出到2030年左右二氧化碳排放达到峰值的承诺,其中畜牧业成为重要减排领域,因此,研究中国畜牧业温室气体排放现状及趋势尤为必要。基于2000-2014年省级面板数据,在参考《省级温室气体排放清单指南》测算畜牧业温室气体排放量基础上,借助Tapio脱钩模型分析畜牧业温室气体排放与经济发展之间的关系,采用LMDI模型分解其影响因素,并构建不同情景对2020年畜牧业温室气体排放目标进行分析。研究结果表明：畜牧业温室气体排放量总体呈下降趋势,非奶牛减排明显,是下降主因,但其仍处于50%水平之上,排放量达18 180.54万t;羊、生猪、奶牛排放量增加,分别为7 072.56万t、6 202.69万t、4 359.97万t。畜牧业温室气体排放脱钩效应比较理想,全国以弱脱钩状态为主,但经历波动变化、相对平稳、持续上升3个发展阶段,脱钩状态不稳定。综合效应在国家层面呈倒“U”型特征,但在省份间差异明显;生产效率效应是国家和省份减排的最大贡献者,经济发展效应则是增排的最主要推动因素;综合效应差异主要来自产业结构效应和劳动力效应的不同。2020年畜牧业温室气体排放远超管控目标,预测区间端点值分别超过目标12.84%和34.71%,减排压力大。因此,应调整产业结构,适当进口畜产品;针对不同地区脱钩状态差别化治理,提高养殖效率;明确畜牧业减排目标,分解管控任务。     

旱地土壤温室气体排放影响因子及减排增汇措施分析

农田既是主要的温室气体排放源之一,也是潜在的碳汇。本文分析了影响农田土壤特别是旱地农田土壤中二氧化碳和氧化亚氮排放的主要影响因子,包括土壤温度、土壤水分、土壤特性以及施肥与耕作等人为因素;提出了施用有机肥、合理施用氮肥、保护性耕作、秸秆还田、使用抑制剂等农业土壤减排增汇的主要措施,并对其操作和实施的可行性进行了剖析。     

土壤温室气体产生与排放影响因素研究进展

土壤是温室气体（如CO2、CH4和N2O）产生的重要源,土壤温室气体主要来自于微生物呼吸,植物根呼吸和土壤动物呼吸。土壤温室气体排放机制及其影响因素是研究全球碳氮循环的重要组成部分。研究表明,影响土壤呼吸的因素很多,土壤理化性质如温度、含水量、有机质含量、pH值、氧化还原电位（Eh）、土壤质地等因素都可以直接影响土壤微生物量及其生理生化过程,从而影响温室气体排放。其中,土壤温度,湿度、有机质含量是关键性因素。此外,地域气候、土地利用以及土地覆盖变化也可以通过改变土壤理化性质及呼吸底物来影响温室气体排放。文章重点论述了土壤温室气体排放机制,排放影响因素以及排放的日变化和季节变化规律。认为今后的研究方向应该是土壤微环境碳氮循环机制,土壤呼吸模型在尺度上的推延,以及注重中国陆地与近海生态系统碳固定及减少碳排放的对策和应用技术研究,特别在人工林碳固定及农业固碳减排方面加大研究力度等。     

堆肥处理蛋鸡粪时温室气体排放与影响因子关系

为了解动物废弃物(蛋鸡粪)的温室气体排放与影响因子之间的定量关系,在2001年9月25至10月24,将4种堆肥处理方式的蛋鸡粪装入密闭箱式堆肥处理系统,然后通过箱的特定出口抽取气样并测定二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)的浓度。结合其处理系统获得的温度、湿度、风速、有机质含量等实测数据,我们可以得出：在负压通风的条件下,二氧化碳的排放通量非常大,它与温度密切相关;甲烷的排放通量数值较少,这与鸡粪内部的氧气含量有很大关系;在有氧状况下,氧化亚氮主要来源于硝化。     

农田土壤温室气体排放机理与影响因素研究进展

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。     

不同耕作条件下豆麦双序列轮作农田土壤温室气体的排放及影响因素研究

为了研究耕作措施对双序列轮作农田土壤温室气体的排放及影响, 采用CO₂分析仪、静态箱 气相色谱法在陇中黄土高原半干旱区对传统耕作不覆盖、免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖和传统耕作+秸秆还田4种耕作措施下豆麦双序列轮作农田土壤温室气体(CO₂、N₂O和CH₄)的排放及影响因素进行了连续测定和分析。结果表明: 测定期内4种耕作措施下农田土壤均表现为CO₂源、N₂O源和CH₄净吸收汇; 除传统耕作不覆盖措施, 其他3种耕作措施不同程度地减少了2种轮作序列土壤的N₂O排放通量, 并显著增加了土壤对CH4的吸收。CO₂和N₂O的排放通量分别与地表、地下5 cm处、地下10 cm处的土壤温度呈极显著和显著正相关关系, 相关系数分别为0.92^**和0.89^**、0.95^**和0.91^**、0.77^*和0.62^*; 而CH₄吸收通量与不同地层的温度之间无明显的相关关系; CO₂和CH₄的通量与0~5 cm、5~10 cm的土壤含水量均呈显著正相关关系, 相关系数分别为0.69^*和0.72^*、0.77^*和0.64^*, 而与10~30 cm土壤含水量无明显相关关系; N₂O排放通量与各层次的土壤含水量之间均呈不显著负相关关系。对2种轮作序列各处理下土壤中排放的3种温室气体的增温潜势计算综合得出: 4种耕作措施中, 免耕不覆盖处理可相对减少土壤温室气体的排放量, 进而降低温室效应。     

中国农业温室气体减排潜力及其政策意涵

通过农业温室气体减排GTAP-E模型及其数据库构建,模拟了中国农业温室气体减排潜力及其政策意涵,其结论为:农业温室气体减排5%,我国GDP将降低0.059%,社会福利将提高11.6亿美元;水稻的价格上升22.08%,其他农作物价格上升2.9%;牛羊类的价格上升163.43%,猪禽类的价格上升0.57%,其他畜产品价格下降0.98%。农业温室气体减排5%降低了我国农产品在国际市场上的竞争力,使得农产品的出口大大下降,但是却提高了其他部门的出口,导致我国净出口增加了45.5亿美元,农业征收排放税的税收收入为223.11亿美元。     

除草剂对土壤温室气体排放的影响

试验设对照、尿素、尿素＋草甘膦和尿素＋丁草胺4个处理,尿素氮用量为200mg·kg-1干土,除草剂用量为10mg有效成分·kg-1干土。在实验室恒温培养条件下,研究除草剂对菜田土壤温室气体排放的影响。结果表明,菜田土壤中施用氮肥显著增加了温室气体N2O、CO2和CH4的排放。尿素氮肥中添加草甘膦显著抑制N2O、CO2的排放,分别比尿素处理降低48.4%和20.2%;添加丁草胺显著抑制N2O排放,比尿素处理降低23.2%,对CO2排放略有减少但不显著;草甘膦和丁草胺对CH4排放都无明显影响。这说明除草剂对土壤温室气体的排放具有显著影响,但不同除草剂品种的效应也存在明显差异。因此,在农田温室气体排放估算时应考虑除草剂的施用对温室气体减排所产生的效果。     

Above and Below Ground Measurements of Greenhouse Gases from Swine Effluent Amended Soil

Abstract

As a means of economic disposal and to reduce need for chemical fertilizer, waste generated from swine production is often applied to agricultural land. However, there remain many environmental concerns about this practice. Two such concerns, contribution to the greenhouse effect and stratospheric ozone depletion by gases emitted from waste‐amended soils, have not been thoroughly investigated. An intact core study at Auburn University (32 36′N, 85 36′W) was conducted to determine the source‐sink relationship of three greenhouse gases in three Alabama soils (Black Belt, Coastal Plain, and Appalachian Plateau regions) amended with swine waste effluent. Soil cores were arranged in a completely random design, and treatments used for each soil type consisted of a control, a swine effluent amendment (112 kg N ha^?1), and an ammonium nitrate (NH₄NO₃) fertilizer amendment (112 kg N ha^?1). During a 2‐year period, a closed‐chamber technique was used to determine rates of emission of nitrous oxide (N₂O)–nitrogen (N), carbon dioxide (CO₂)–carbon (C), and methane (CH₄)–C from the soil surface. Gas probes inserted into the soil cores were used to determine concentrations of N₂O‐N and CO₂‐C from depths of 5, 15, and 25 cm. Soil water was collected from each depth using microlysimeters at the time of gas collection to determine soil‐solution N status. Application of swine effluent had an immediate effect on emissions of N₂O‐N, CO₂‐C, and CH₄‐C from all soil textures. However, greatest cumulative emissions and highest peak rates of emission of all three trace gases, directly following effluent applications, were most commonly observed from sandier textured Coastal Plain and Appalachian Plateau soils, as compared to heavier textured Black Belt soil. When considering greenhouse gas emission potential, soil type should be a determining factor for selection of swine effluent waste disposal sites in Alabama.     

Influence of Particle Size of Municipal Solid Waste Amendments and Presence or Absence of Eisenia fetida on Soil Greenhouse Gases Emission

We investigated in the laboratory the influence of a municipal solid waste applied to soil at two different particle sizes (<2 and <0.5 mm) and the presence or absence of the Eisenia fetida earthworm on soil carbon dioxide (CO₂) and nitrous oxide (N₂O) fluxes, as well as on the changes in chemical [ammonium nitrogen (NH₄⁺-N), nitrate nitrogen (NO₃^—N), soluble carbon (C), and soluble carbohydrates] and biochemical (dehydrogenase activity) properties of the soil. The presence of Eisenia fetida caused an increase in the emission of both gases (CO₂ and N₂O) in municipal solid waste (MSW)–amended soils due to the enhanced soil microbial activity and the degradation of the exogenous organic matter. Soil gas fluxes were influenced by the particle size of the organic waste added. The lowest particle size (<0.5 mm) increased the contact surface of the organic amendment, facilitating the accessibility to the microorganisms, enhancing soil biological activity, and the mineralization of the organic matter.     

崇明岛稻麦轮作系统稻田温室气体排放研究

通过静态箱-气相色谱法,研究了崇明岛稻麦轮作地水稻生长季及收割后休耕期（2011年6月至2011年11月）温室气体CO2、CH4和N2O的排放、吸收规律及交换量,并运用增温潜势进行了温室效应估算。3种温室气体通量在水稻不同生长阶段有明显差异：稻田除成熟收割期外,其他期均表现为CH4排放源,并在分蘖期达到最大值;N2O除幼苗期表现为汇,其他期均为排放源,并在拔节期达到最大值。温室效应分析得出：水稻田温室气体以CH4和N2O排放为主,二者对全球温室效应的贡献为3.255×103kgCO2·hm-2;由于光合作用,稻田表现为对CO2固定,固定量为2.462×103kgCO·2hm-2;崇明水稻生长季排放温室气体综合GWP值为793kgCO·2hm-2,为温室气体排放源。     

香港温室气体排放及驱动因素分析

研究并总结香港温室气体排放特征和气候行动的有益经验,可为全国其他地区的减排行动提供科学依据。利用脱钩指数和LMDI因素分解模型分析了1992—2015年香港温室气体排放变化特征、结构特征和主要影响因素。结果表明:(1)研究期内香港温室气体排放和能源消费已初步实现达峰,峰值均出现在2014年;2015年碳强度比2005年降低了40.82%,已实现2030年目标;(2)香港碳排放与经济发展为非常理想的强脱钩状态;(3)能源消费碳排放对香港碳排放总量起的是减排作用,非能源消费碳排放起的是增排作用;能源强度、能源消费碳排放系数和碳强度这3个驱动因素的累积影响对香港起了积极的减排作用,能源强度因素贡献最大;人均GDP、人口、能源结构和碳排放结构因素的累积影响对香港一直起增排作用,人均GDP和人口因素的累积增排贡献最大,高耗能的发电行业能源消费比例和碳排放比例居高不下是能源结构和碳排放结构因素起增排作用的重要原因。清洁发电、节约用电是未来香港气候行动的工作重点。     

测土配方施肥项目固碳减排计量方法学探讨

固碳减排计量是进行减缓气候变化的碳交易机制的基础工作,而适合项目计量的计量方法学是实现交易的基础工具。我国正在大力推广的测土配方施肥项目在合理利用肥料、提高产量的同时,也表现出重要的农业温室气体的减排作用。为了给未来编制测土配方施肥方法学标准文本提供依据,本文从边界和基准线的设定、碳库和关键排放源的选取、固碳减排的计量方法等方面探讨了测土配方施肥项目固碳减排计量方法学问题。     

玉米秸秆不同还田方式下麦田温室气体排放特征

为了探讨玉米秸秆不同还田方式对麦田温室气体排放的影响,通过田间试验,设玉米秸秆不还田(CK)、玉米秸秆直接还田(CS)、玉米秸秆过腹还田(CGS)和玉米秸秆转化为食用菌基质,出菇后菌渣还田(CMS)4个处理,利用静态箱-气相色谱法测定了玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放特征。结果表明:玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体通量均具有明显的季节变化,且排放量不同。在小麦生长季,CO_2和N_2O均表现为排放,其排放量为CKCGSCSCMS;甲烷表现为吸收,其吸收量为CSCGSCKCMS,且不同处理间差异显著(P0.05)。从温室气体综合增温潜势(GWP)来看,在20、100年和500年3个时间尺度上,仅玉米秸秆不同还田方式这一环节,GWP均表现为:CSCGSCKCMS,也就是说秸秆直接还田,显著增加麦田温室气体的全球增温潜势,其次是玉米秸秆过腹还田方式,而秸秆-菌渣还田则降低了麦田温室气体的全球增温潜势。从减少温室气体排放角度,推荐秸秆-菌渣还田方式。该研究结果可为秸秆合理利用和温室气体减排提供基础数据。     

稻田甲烷排放影响因素及其研究进展

CH4是大气中仅次于CO2的最重要的温室气体之一,其温室效应贡献已达15～20%。中国稻田是CH4的重要排放源,对全球大气的CH4排放起着重要的作用。本文较为详细地介绍了近几十年来国内外关于稻田CH4排放的研究进展。对稻田CH4的排放机理、CH4的排放规律及影响稻田CH4排放的各种因素作了详细分析,并相应地提出了控制稻田CH4排放的各种措施,最后提出了今后我国稻田CH4排放研究应加强的几个方面内容。     

静态箱法测定旱地农田温室气体时密闭时间的研究

应用自动观测装置对华北平原冬小麦田典型天气条件下密闭箱内气体排放通量进行了连续测定,分析了不同气体排放通量的变化过程,研究了密闭时间对其产生的影响.结果表明：测定CO2的密闭时间应不超过25min,测定N2O的密闭时间以15～30min为宜,测定CH4的密闭时间应在30min以内.此结果对静态箱法测定农田温室气体具有重要的参考价值.