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。     

农业减排温室气体的技术描述

大气中温气体含量的不断增加是影响今后气候变化的重要因素,如何减少温室气体的排放是当今世界各国十分关注的问题,本文根据当前我国农业生产及农村经济状况,研究了农业减排温室气体各种可能途径,并初步分析了各种途径的减排潜力及存在的问题,为我国政府及有关部门应因气候变化的决策工作提供依据。     

中国畜禽温室气体排放量估算

为探明中国畜禽温室气体排放量及其趋势,该研究在政府间气候变化专家委员会（IPCC,2006）最新公布的畜禽温室气体排放系数和计算方法的基础上,结合中国畜牧业发展实际,估算了全国2000－2007年和各省区2007年畜禽温室气体的排放量。结果表明,全国年平均排放甲烷总量1 002.7万t,氧化亚氮总量57.7万t;2000－2007年期间全国畜禽温室气体排放量总体呈下降的趋势,黄牛甲烷排放量最大,生猪氧化亚氮排放量最大;各省区畜禽温室气体排放量呈现区域集中特点,居前2位的是四川省和河南省。要减少中国畜禽温室     

农业微环境对土壤温室气体排放的影响

二氧化碳(CO     

减缓农业生产中温室气体排放的对策及其经济可行性初探

探讨了减缓农业生产中温室气体排放的各种可能途径，如：改进土地利用格局，减少农业系统碳Ｃ分离，增加生物燃料生产，提高饲料质量，开发沼气生产，加强稻田水肥管理等等，并初步讨论了实施这些减排措施的经济可行性问题。     

农业减排温室气体的技术措施

大气中温室气体含量的不断增加是影响今后气候变化的重要因素。如何减少温室气体的排放是当今世界各国十分关注的问题。本文根据当前我国农业生产及农村经济状况,研究了农业减排温室气体的各种可能途径,并初步分析了各种途径的减排潜力及存在的问题,为我国政府及有关部门应因气候变化的决策工作提供依据     

江浙沪地区农业生产中温室气体排放研究

根据ＩＰＣＣ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ（１９９５）提供的方法，对１９９０年江浙沪地区农业生产过程中温室气体排放进行了统计计算。农业生产中主要的温室气体排放是甲烷，江浙沪地区农业生产中ＣＨ４排放量为２２０３Ｇｇ，而ＣＨ４的排放主要来自水稻田，占总农业部门ＣＨ４排放的８０．３％。     

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     

规模化奶牛场温室气体排放量评估

为了对组织层次上温室气体排放进行量化,为企业选择最有效的减排措施提供依据。该文以河北保定一规模化奶牛场为案例,利用气候变化框架公约（UNFCCC）清洁发展机制理事会批准的相关方法学、IPCC排放系数法及相关文献,在组织层次上量化了该奶牛场运行过程中的温室气体的排放与清除。案例研究结果表明,采用规模化运行管理方式及粪便管理系统时,该2 300头存栏的奶牛场年排放温室气体为11 333.2 t CO2-e或者说每头存栏奶牛年排放温室气体 4.9 t CO2-e,并提出了组织温室气体的减排建议。这对同类牛场温室气体排放量的评估具有参考意义。     

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。     

不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放日变化研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭水平(0 t·hm~(-2)、10 t·hm~(-2)、20 t·hm~(-2)、30 t·hm~(-2)、40 t·hm~(-2)、50 t·hm~(-2))下农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1 d中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下,春小麦地土壤CH_4、N_2O和CO_2通量变化趋势与气温日变化轨迹大体一致,均表现为白天排放量大于夜间,并在4:00—5:00时,出现对CH_4通量的吸收峰,以及N_2O与CO_2的排放低谷;全天内各处理CH_4平均排放通量依次为:10.14mg·m~(-2)·h~(-1)、7.82mg·m~(-2)·h~(-1)、6.57mg·m~(-2)·h~(-1)、-0.10mg·m~(-2)·h~(-1)、1.05mg·m~(-2)·h~(-1)和2.89mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O平均排放通量依次为:288.79mg·m~(-2)·h~(-1)、201.78mg·m~(-2)·h~(-1)、157.14mg·m~(-2)·h~(-1)、112.06mg·m~(-2)·h~(-1)、154.60mg·m~(-2)·h~(-1)和164.02mg·m~(-2)·h~(-1),CO_2平均排放通量依次为:85.44 mg·m~(-2)·h~(-1)、80.91 mg·m~(-2)·h~(-1)、76.49 mg·m~(-2)·h~(-1)、65.29 mg·m~(-2)·h~(-1)、67.19 mg·m~(-2)·h~(-1)和69.10 mg·m~(-2)·h~(-1);当生物质炭输入量小于30 t·hm~(-2)时,土壤CH_4、N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm~(-2)时,3种温室气体排放通量则呈显著增大趋势;当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,春小麦土壤全天表现为CH_4的吸收汇,其余各水平处理下的土壤表现为CH_4的弱排放源;6种处理水平下,全天春小麦地土壤表现为N_2O、CO_2的排放源。0~5 cm的土壤温度及水分(y)与生物质炭输入量(x)回归方程分别为y=-0.017 6x+16.585(R~2=0.302 6,r=-0.55,P0.05)和y=0.056 5x+13.626(R~2=0.815 1,r=0.903,P0.05),生物质炭输入量与0~5 cm的土壤水分呈显著正相关关系;无生物质炭输入处理下3种温室气体的吸收或排放通量与地表温度及5 cm地温均呈显著正相关关系,其他各处理也表现出不同程度的正相关关系。因此,当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,更有利于CH_4、N_2O和CO_2 3种温室气体的增汇减排;生物质炭输入水平差异引起的土壤温度及水分差异可能是不同生物质炭处理CH_4、N_2O和CO_2日排放通量产生差异的主要原因;由矫正系数及最佳时段温室气体排放量与累积排放量回归分析可得,3种温室气体的最佳同期观测时间为8:00—9:00。     

北京地区畜禽温室气体排放的时空变化分析

运用IPCC估算农业温室气体排放指南, 对1978-2009年期间畜禽存栏统计数据进行分析, 研究北京地区畜禽养殖温室气体排放的时空分布。结果表明, 北京地区畜禽温室气体排放自20世纪90年代初逐步增长, 到2004年达到顶峰, 之后有所回落。在3类排放的温室气体中, 牲畜肠道发酵产生的甲烷比重最大, 年平均排放量为0.4 Tg CO2-eq, 排放贡献最大的是牛, 占肠道发酵甲烷排放总量的54%; 牲畜粪便排放的甲烷平均值为0.2 Tg CO2-eq, 牲畜粪便排放的氧化亚氮平均值为0.3 Tg CO2-eq, 畜禽粪便管理排放的甲烷和氧化亚氮主要来自猪的排放, 其贡献率分别为73%和46%。从1978-2009年北京畜禽温室气体排放CR4指数(产业集中度指数)逐步增高可以看出, 北京市畜禽产业集约化水平不断提高, 其中顺义、大兴、密云和通州是北京畜禽温室气体排放的主要区域。同时, 对历年畜禽温室气体排放进行了线形回归预测, 结果显示, 北京地区的畜禽温室气体排放仍呈递增走势。结合北京地区畜禽产业温室气体排放的特点与存在问题, 笔者认为应尽快提出适合畜牧业可持续发展的温室气体减排策略及减排目标, 开展温室气体减排技术研发, 从而推进畜禽产业的可持续发展。     

华北平原高产农区冬小麦农田土壤温室气体排放及其综合温室效应

研究不同农业管理措施下小麦农田N2O、CO2、CH4等温室气体的综合增温潜势,有助于科学评价农业管理措施在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用,为制定温室气体减排措施提供依据。本研究采用静态明箱气相色谱法对华北平原高产农区4种农业管理措施下冬小麦农田土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)季节排放通量进行了监测,估算了不同农业管理措施下小麦季的综合温室效应。结果表明,华北太行山前平原冬小麦农田土壤是CO2、N2O的排放源,CH4的吸收汇。不同农业管理措施对不同温室气体的排放源和吸收汇强度的影响不同,增施氮肥、充分灌溉促进了土壤CO2、N2O的生成,强化了土壤CO2和N2O排放源的特征;但却抑制了土壤对CH4的氧化,弱化了土壤作为大气CH4吸收汇的特征。2009—2010年和2010—2011年冬小麦生长季T1(传统模式)、T2(高产高效模式)、T3(再高产模式)和T4(再高产高效和土壤生产力提高模式)处理土壤排放的温室气体碳当量分别依次为8 880 kg(CO2).hm 2、8 372 kg(CO2).hm 2、9 600 kg(CO2).hm 2、9 318kg(CO2).hm 2和13 395 kg(CO2).hm 2、12 904 kg(CO2).hm 2、13 933 kg(CO2).hm 2、13 189 kg(CO2).hm 2。各处理间温室气体排放差异主要是由于施肥和灌溉措施的不同引起的,秸秆还田与否是造成年度间温室气体排放存在差异的主要原因。T2处理综合增温潜势相对较低,产量和产投比相对较高,为本区域冬小麦优化管理模式。     

猪粪农田施用下的水稻生产生命周期碳排放

规模化养殖的畜禽废弃物替代化学氮肥施入农田,可一定程度上减少化肥生产及使用造成的环境污染,但废弃物施入农田后产生的碳排放已成为农业生态系统面临的重要问题。研究畜禽废弃物农田施用的环境影响,对于探索农田对畜禽废弃物的承载能力具有重要意义。本文采用生命周期评价方法,探讨了猪粪部分替代化学氮肥投入农田的条件下,单位产量水稻生产生命周期的碳排放情况。整个生命周期分为原料开采、农资生产、农田种植3个阶段。结果表明,在1 t水稻生产的生命周期中,常规化肥、猪粪50%替代化肥N、猪粪100%替代化肥N的总碳排放分别为1.760 t(CO2-eq)·t?1、1.997 t(CO2-eq)·t?1和2.550 t(CO2-eq)·t?1,猪粪50%替代化肥N、猪粪100%替代化肥N处理分别比单施化肥处理增产15.87%、9.14%,碳排放高13.63%、44.89%。3种施肥方式碳排放在原料开采阶段分别为0.145 t(CO2-eq)·t?1、0.085 t(CO2-eq)·t?1、0.047 t(CO2-eq)·t?1,农资生产阶段分别为0.032 t(CO2-eq)·t?1、0.014 t(CO2-eq)·t?1、0 t(CO2-eq)·t?1,农田种植阶段分别为1.583 t(CO2-eq)·t?1、1.898t(CO2-eq)·t?1、2.503 t(CO2-eq)·t?1。其中农田种植阶段是碳排放的主要阶段。相较常规单施化肥处理,猪粪50%、100%替代化肥N处理碳排放在原料开采阶段分别减少41.37%、61.58%,农资生产阶段分别减少56.25%、100.00%,而农田种植阶段分别增加20.25%、58.23%。猪粪部分替代化肥N进行农田施用,可部分减少原料开采阶段、农资生产阶段的碳排放,但显著增加了农田种植阶段的碳排放,从而总体上增加了水稻生产生命周期的碳排放,应探索改进其施用方式以减少其环境影响。     

Meta分析生物质炭对中国主粮作物痕量温室气体排放的影响

该文采用Meta分析方法定量分析生物质炭输入对中国主粮作物痕量温室气体的影响,研究可为农田痕量温室气体减排提供有效的途径.结果表明相对于不施加生物质炭,生物质炭输入对甲烷吸收/排放并无显著影响,而甲烷排放在不同耕作和施氮情况下发生显著变化.旋耕和不施氮情况下施加生物质炭分别显著提高稻田甲烷排放达30%和46%,而在翻耕和施氮的情况下施加生物质炭可减少稻田甲烷排放达9%和10%.生物质炭输入分别可显著减少主粮作物氧化亚氮、全球增温潜势(global warming potential,GWP)及温室气体排放强度(greenhouse gas intensity,GHGI)达41%、18%及25%.不同土地利用类型、耕作类型、生物质炭施用量及生物质炭类型均可显著影响农田氧化亚氮、GWP和GWPI.合理的管理主粮作物生物质输入可为减少温室气体排放做出贡献,建议生物质炭与施氮和翻耕2种农作措施相结合,施加小于10 t/hm2及碳氮比(C/N)低于80的生物质炭,以利于主粮作物综合温室效应的减排.     

堆放奶牛粪便温室气体排放及影响因子研究

用静态箱—气相色谱法对两种不同堆放方式的奶牛粪便(自然堆放和覆盖玉米秸秆)在4个不同时段的温室气体排放速率进行了观测,结果表明：各个时段两种处理的温室气体排放速率变化趋势基本一致,但各个时段的排放速率有明显差异。两种处理温室气体的排放速率与牛粪温度相关极显著。覆盖玉米秸秆会减少CO₂、N₂O的排放,而且第3时段(2006年5月14日～6月14日)CO₂的排放速率和第4时段(2006年8月2日～8月30日)N₂O的排放速率与自然堆放的均差异显著;不同时段覆盖对CH₄的排放影响不同,第4时段覆盖处理的CH₄排放速率上升,并且与自然堆放的差异显著;其他时段两种处理温室气体的排放速率无显著差异。     

Influence of water table level and soil properties on emissions of greenhouse gases from cultivated peat soil

A lysimeter method using undisturbed soil columns was used to investigate the effect of water table depth and soil properties on soil organic matter decomposition and greenhouse gas (GHG) emissions from cultivated peat soils. The study was carried out using cultivated organic soils from two locations in Sweden: Örke, a typical cultivated fen peat with low pH and high organic matter content and Majnegården, a more uncommon fen peat type with high pH and low organic matter content. Even though carbon and nitrogen contents differ greatly between the sites, carbon and nitrogen density are quite similar. A drilling method with minimal soil disturbance was used to collect 12 undisturbed soil monoliths (50 cm high, Ø29.5 cm) per site. They were sown with ryegrass (Lolium perenne) after the original vegetation was removed. The lysimeter design allowed the introduction of water at depth so as to maintain a constant water table at either 40 cm or 80 cm below the soil surface. CO₂, CH₄ and N₂O emissions from the lysimeters were measured weekly and complemented with incubation experiments with small undisturbed soil cores subjected to different tensions (5, 40, 80 and 600 cm water column). CO₂ emissions were greater from the treatment with the high water table level (40 cm) compared with the low level (80 cm). N₂O emissions peaked in springtime and CH₄ emissions were very low or negative. Estimated GHG emissions during one year were between 2.70 and 3.55 kg CO₂ equivalents m⁻². The results from the incubation experiment were in agreement with emissions results from the lysimeter experiments. We attribute the observed differences in GHG emissions between the soils to the contrasting dry matter liability and soil physical properties. The properties of the different soil layers will determine the effect of water table regulation. Lowering the water table without exposing new layers with easily decomposable material would have a limited effect on emission rates.     

京郊典型设施蔬菜地N2O排放规律及影响因素研究

为明确典型设施蔬菜地N2O排放规律及其影响因素,采用静态箱法,对北京郊区典型设施菜地番茄生长季进行了系统的观测,并分析了氮肥施用量、土壤温度、土壤水分对土壤N2O排放的影响。结果表明:设施番茄地N2O排放具有明显的生长季变异性,随着施肥和灌溉事件呈现多峰的动态变化规律。与农民习惯施肥处理(FP)相比,减氮施肥处理(OPT)能减少N2O排放总量41.67%,减氮施肥+硝化抑制剂处理(OPT+DCD)则能减少N2O排放总量54.46%;各处理N2O的排放系数介于0.55%～1.15%之间;土壤N2O排放与土壤湿度表现出显著的相关性,但与土壤温度未表现出明显相关性。