文档介绍：土壤温室气体产生与排放影响因素研究进展
李海防,夏汉平,熊燕梅,张杏锋
中国科学院华南植物园,广东广州 510650
摘要: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。
关键词:土壤;温室气体;影响因素;研究进展
中图分类号:X17 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2007)06-1781-08
温室气体是指地球大气中导致温室效应的气体,主要包括CO2、CH4、N2O和水蒸气等。红外线在向太空散射过程中易被大气层中的温室气体吸收,使很大一部分辐射能又返回到地球表面,从而导致全球温度上升,这种增温效应称为温室效应。18世纪工业革命以来,人类活动对生物圈的影响已由区域扩展到全球,人口的增加,化石燃料的燃烧,环境污染的加剧,土地利用和覆盖的变化,导致大气中CO2、CH4 和N2O等温室气体的浓度在逐年增加。据估计,大气中的CO2体积分数已经从1750年的280×10-6增长到1999年的367×10-6,×10-6的速度增长[1]。同时,大气中CH4体积分数从700×10-9增长到1745×10-9,年均增长速度为7×10-9 [1-2]。大气中N2O体积分数从1750年的270×10-9增长到目前的314×10-9,×10-9 [1]。在过去几十年里,大气中CO2 、CH4 %,%%的速度在增长[2]。
大气中不断增多的CO2是导致全球变暖的主要原因[1-3]。与CO2相比,CH4在大气中停留时间更长,具有更强的红外线吸收能力,其增温潜势大约是CO2的23倍[4]。N2O的增温效应约是CO2的150~200倍[5-7],具有更强的增温潜势。并且,N2O易通过光化学反应与臭氧层中的O3发生反应,引起臭氧层破坏,增大了地球表面的紫外辐射,使人类的生存环境受到威胁。
地球大气中CO2的排放源主要是化石燃料的燃烧、土地利用和覆盖变化[8];CH4主要来源于天然湿地、稻田、化石燃料开采和反刍动物肠胃发酵等[8-9];N2O的排放源主要有土壤释放、生物物质燃烧和化石燃料的燃烧等[8]。在所有排放源中,土壤是温室气体产生的重要排放源[8-10]。深入了解三种主要温室气体的土壤排放机制以及影响因素,对控制土壤温室气体排放、遏制地球温室效应有重要意义[11]。
1 土壤温室气体产生与排放机制
土壤CO2产生与排放机制
土壤是